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JP7164252B2 - Image processing method, device, electronic device and computer program - Google Patents
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JP7164252B2 - Image processing method, device, electronic device and computer program - Google Patents

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Description

本出願は、2019年09月16日に中国専利局へ提出された、出願番号を201910872478.6、発明の名称を「画像処理方法、装置および電子機器」とする中国特許出願に対する優先権の利益を主張し、その内容全体が援用により本明細書に組み込まれる。 This application benefits from the priority of the Chinese patent application with application number 201910872478.6 and titled "Image Processing Method, Apparatus and Electronic Apparatus" filed with the Chinese Patent Office on September 16, 2019 , the entire contents of which are incorporated herein by reference.

本開示は、人工知能の技術分野に関し、具体的には、画像処理方法、画像説明生成装置および電子機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to the technical field of artificial intelligence, and in particular to an image processing method, an image description generating device and an electronic device.

画像説明の生成は、写真の意味を表現できる自然言語説明を生成するための分析研究であり、幅広くて適用される可能性がある。例えば、画像からテキスト説明を生成することにより、視覚障害者は画像の内容を速やかかつ正確に理解することができる。また幼児教育の分野では、子供向けの画像から直感的かつ正確な説明文を生成することで、幼児の啓発学習などに役立つことが可能になる。 Generating image descriptions is an analytical study for generating natural language descriptions that can express the meaning of photographs, and has broad and potentially applicable applications. For example, by generating a text description from an image, a visually impaired person can quickly and accurately understand the content of the image. In the field of early childhood education, generating intuitive and accurate descriptive texts from images for children will be useful for enlightening learning of young children.

画像認識や機械翻訳におけるニューラルネットワーク利活用の成功をきっかけに、ニューラルネットワークモデルに基づく画像テキスト説明を生成する方法が既に多く存在している。従来より、画像説明の生成は、主に畳み込みニューラルネットワークを利用して画像コードを固定ベクトルで表現し、そして回帰型ニューラルネットワークを直接利用して内容を説明する語句に復号するように行われてきた。しかし、従来の復号モデルが比較的に簡単であるから、語句が長かったり、構文が複雑になったりする場合において復号効果が著しく低下してしまう。 With the successful use of neural networks in image recognition and machine translation, there are already many methods for generating image text descriptions based on neural network models. Traditionally, image description generation has mainly been done by using convolutional neural networks to represent the image code as a fixed vector, and then directly using recurrent neural networks to decode it into descriptive phrases. rice field. However, since the conventional decoding model is relatively simple, the decoding effect is significantly reduced when the phrase is long or the syntax is complicated.

なお、前記背景技術に開示された情報は、ただ本開示の背景に対する理解を強めるために利用されるだけであるので、当業者に知られている先行技術を構成しない情報を含み得る。 It should be noted that the information disclosed in the background is merely used to enhance the understanding of the background of the present disclosure and may contain information that does not constitute prior art known to those skilled in the art.

本開示の実施態様は、画像処理方法、画像処理装置および電子機器を提供する。これにより、少なくともある程度で画像に含まれる自然言語情報を正確かつ効果的に抽出しながら、より正確かつ流暢なテキスト説明を生成することができる。 Embodiments of the present disclosure provide an image processing method, an image processing apparatus, and an electronic device. This allows the generation of more accurate and fluent text descriptions while accurately and effectively extracting, at least to some extent, the natural language information contained in the images.

本開示の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明から明らかになるか、または本開示の実施を通じて部分的に学習されるであろう。 Other features and advantages of the disclosure will become apparent from the following detailed description, or will be learned in part through practice of the disclosure.

本開示の一実施形態によれば、入力画像を取得し、前記入力画像内の各画像領域に含まれている対象を符号化して、第1の画像特徴を取得するステップと、予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定するステップと、前記第2の画像特徴と開始単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴を復号して、前記各画像領域に対応する単語ベクトルを取得するとともに、前記単語ベクトルに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成するステップとを含む画像処理方法が提供される。ここで、前記開始単語ベクトルは前記テキスト説明の開始マークである。 According to one embodiment of the present disclosure, obtaining an input image and encoding an object contained in each image region within the input image to obtain a first image feature; processing pixels in the first image feature according to a rule and identifying a second image feature based on the processed pixels; a region feature corresponding to each image region in the first image feature is decoded to obtain a word vector corresponding to each image region, and a word vector corresponding to the input image is obtained based on the word vector and generating a textual description. where the start word vector is the start mark of the text description.

本開示の一実施形態によれば、入力画像を取得し、前記入力画像内の各画像領域に含まれている対象を符号化して、第1の画像特徴を取得する特徴抽出モジュールと、予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定する特徴変換モジュールと、前記第2の画像特徴と開始単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴を復号して、前記各画像領域に対応する単語ベクトルを取得するとともに、前記単語ベクトルに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成する説明生成モジュールとを備える画像処理装置が提供される。ここで、前記開始単語ベクトルは前記テキスト説明の開始マークである。 According to one embodiment of the present disclosure, a feature extraction module that obtains an input image and encodes objects contained in each image region within the input image to obtain a first image feature; a feature transformation module for processing pixels in said first image feature according to a set of rules and identifying a second image feature based on the processed pixels; and based on said second image feature and a starting word vector. at different points in time, decoding the area feature corresponding to each image area in the first image feature to obtain a word vector corresponding to each image area; and a description generation module for generating a text description corresponding to the image. where the start word vector is the start mark of the text description.

本開示の技術案は、復号ネットワークモデルを用いて入力画像に対応する画像特徴を復号することによって、入力画像に含まれる自然言語情報をより正確かつ効果的に抽出することができる一方、語句が長かったり、構文が複雑になったりする場合においても復号ネットワークモデルが適用されるようになるため、テキスト説明の正確性及び流暢性を向上させることが期待できる。 The technical proposal of the present disclosure can more accurately and effectively extract the natural language information contained in the input image by decoding the image features corresponding to the input image using the decoding network model. Since the decoding network model will be applied even when the text is long or the syntax is complicated, it is expected to improve the accuracy and fluency of the text explanation.

以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、例示的及び解釈的なものに過ぎず、本開示を制限するものではないことが理解されるべきであろう。 It should be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and interpretative only and are not restrictive of the present disclosure.

以下に示す図面は本明細書に組み込まれ本明細書の一部分を構成し、本開示による実施形態を示し、本明細書と共に本開示の原理を説明するために使用される。明らかなように、以下に示す図面は、本開示の幾つかの実施形態に過ぎず、当業者は進歩性に値する労働を付することなく、これらの図面に基づいて他の図面を得ることをもできる。これらの図面において、 The drawings set forth below are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments in accordance with the disclosure, and are used together with the specification to explain the principles of the disclosure. Obviously, the drawings shown below are merely some embodiments of the present disclosure, and a person skilled in the art may derive other drawings based on these drawings without any inventive step. can also In these drawings:

本開示の実施形態に係る技術案を適用できる例示的なシステムアーキテクチャを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an exemplary system architecture to which technical solutions according to embodiments of the present disclosure can be applied; FIG. 関連技術における画像処理方法のフローチャートである。1 is a flowchart of an image processing method in related art; 本開示の一実施形態による画像処理方法のフローチャートである。4 is a flowchart of an image processing method according to an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による反射復号ネットワークモデルの構成を示す概略図である。2 is a schematic diagram illustrating the configuration of a reflection decoding network model according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態による視覚注意モジュールの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a visual attention module according to one embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による視覚注意モジュールの処理手順を示すフローチャートである。[0018] Fig. 4 is a flow chart illustrating the processing procedure of a visual attention module according to one embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による画像処理のフローチャートである。4 is a flowchart of image processing according to an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による反射型注意モジュールの処理手順を示すフローチャートである。[0017] Fig. 5 is a flow chart illustrating the processing procedure of a reflective attention module according to one embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による反射型注意モジュールの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflective attention module according to one embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による反射位置モジュールにより位置知覚損失を特定する手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart illustrating a procedure for determining position perception loss by a reflective position module according to one embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態による画像処理装置のブロック図である。1 is a block diagram of an image processing device according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の実施形態による画像処理装置を実現するのに好適なコンピュータシステムの構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a computer system suitable for implementing an image processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure; FIG.

ここで、図面を参照しながら、例示的な実施形態についてより全面的に説明する。しかしながら、例示的な実施形態は、様々な形態で実施することができ、かつ本明細書に記載の実施例に限定されると解釈されるべきではない。逆に、これらの実施形態の提供は、本開示をより包括的かつ完全にし、例示的な実施形態の構想を当業者に全面的に伝えることができる。 Exemplary embodiments will now be described more fully with reference to the drawings. Example embodiments may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the examples set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more comprehensive and complete, and will fully convey the concept of the exemplary embodiments to those skilled in the art.

また、ここに記載されている特徴、構成または特性は、1つまたは複数の実施形態において、任意の適切な方法で結合され得る。以下の記述では、本開示の実施形態を十分に理解するために、具体的な詳細記載が多く提供される。しかしながら、本開示の技術案が1つまたは複数の特定の詳細なしで実施し得るか、または他の方法、構成要素、装置、ステップなどが使用され得ることは、当業者に認識されるであろう。他の場合には、本開示の各側面と混乱させるのを回避するために、公知の方法、装置、実現または操作を詳細に示さないかまたは記載しないことにする。 Also, the features, configurations or characteristics described herein may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the following description, many specific details are provided in order to provide a thorough understanding of the embodiments of the present disclosure. One skilled in the relevant art will recognize, however, that the technical ideas of the present disclosure may be practiced without one or more of the specific details, or that other methods, components, devices, steps, etc. may be used. deaf. In other instances, well-known methods, devices, implementations or operations will not be shown or described in detail to avoid confusing aspects of the present disclosure.

添付の図面に示されているブロック図は単なる機能実体であり、必ずしも物理的に独立した実体に対応しているとは限らない。すなわち、これらの機能実体は、ソフトウェアの形で実現されるか、1つまたは複数のハードウェアモジュールまたは集積回路において実現されるか、または異なるネットワークおよび/またはプロセッサデバイスおよび/またはマイクロコントローラデバイスにおいて実現されることができる。 The block diagrams shown in the accompanying drawings are merely functional entities and do not necessarily correspond to separate physical entities. That is, these functional entities are implemented in software, implemented in one or more hardware modules or integrated circuits, or implemented in different networks and/or processor devices and/or microcontroller devices. can be

図面に示されているフローチャートは単なる例示的な説明であり、必ずしもすべての内容および操作/ステップを含むわけではなく、また説明される順序で実行される必要もない。例えば、一部の操作/ステップを分解したり、一部の操作/ステップを組み合わせたり、部分的に組み合わせたりすることができるため、実際の実行順序は実際の状況によって変更される場合がある。 The flowcharts shown in the figures are merely exemplary illustrations and do not necessarily include all content and operations/steps, nor need to be performed in the order described. For example, some operations/steps can be decomposed, some operations/steps can be combined, and some operations/steps can be partially combined, so the actual order of execution may be changed according to actual situations.

図1は、本開示の実施形態に係る技術案を適用できる例示的なシステムアーキテクチャを示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an exemplary system architecture to which the technical solutions according to embodiments of the present disclosure can be applied.

図1に示すように、システムアーキテクチャ100は、端末デバイス101、ネットワーク102及びサーバ103を備える。ネットワーク102は、端末デバイス101とサーバ103との間に通信リンクを提供するための媒体として機能している。ネットワーク102は、有線通信リンクや無線通信リンクなど種々の接続タイプを含み得る。 As shown in FIG. 1, system architecture 100 comprises terminal device 101 , network 102 and server 103 . Network 102 serves as a medium for providing a communication link between terminal device 101 and server 103 . Network 102 may include various connection types, such as wired and wireless communication links.

図1における端末デバイス、ネットワーク及びサーバの数は、単なる例示的なものであることが理解されるべきであろう。実際のニーズに応じて、任意数の端末デバイス、ネットワーク及びサーバを備えることができる。例えば、サーバ103は複数のサーバからなるサーバクラスターであり得る。 It should be understood that the numbers of terminal devices, networks and servers in FIG. 1 are merely exemplary. Any number of terminal devices, networks and servers can be provided according to actual needs. For example, server 103 may be a server cluster consisting of multiple servers.

本開示の一実施形態では、端末デバイス101は、ネットワーク102を介して画像をサーバ103に送信し、サーバ103によって入力画像を取得後、まず入力画像を分割して複数の画像領域を形成するとともに、符号化ネットワークモデルによって各画像領域におけるオブジェクトに対して特徴抽出を行い、各画像領域に対応する領域特徴を取得し、さらに各画像領域に対応する領域特徴に基づいて、入力画像に対応する第1の画像特徴を取得する。次に、予め設定されたルールに従い、第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定する;そして、第1の画像特徴、第2の画像特徴及び開始単語ベクトルを反射復号ネットワークモデルに入力し、反射復号ネットワークモデルによって第1の画像特徴を復号して、各画像領域に対応する単語ベクトルを取得し、さらに各画像領域に対応する単語ベクトルに基づいて、入力画像に対応するテキスト説明を生成する。本開示の実施形態に係る技術案によれば、語句が長かったり、構文が複雑になったりする場合でのモデルの性能が確保され得るので、画像中に含まれる自然言語情報がより正確且つ効果的に抽出され、より正確且つ流暢なテキスト説明が生成されるようになる。 In one embodiment of the present disclosure, the terminal device 101 transmits an image to the server 103 via the network 102, and after obtaining the input image by the server 103, first divides the input image to form a plurality of image regions and , feature extraction is performed on the object in each image region by the coding network model, the region feature corresponding to each image region is obtained, and further based on the region feature corresponding to each image region, the first image corresponding to the input image is obtained. 1 image feature is obtained. Next, according to preset rules, pixels in the first image feature are processed, and based on the processed pixels, a second image feature is identified; and the first image feature, the second image feature. and input the starting word vector into the reflection decoding network model, decode the first image feature by the reflection decoding network model to obtain a word vector corresponding to each image region, and further obtain a word vector corresponding to each image region Based on this, a text description corresponding to the input image is generated. According to the technical solution according to the embodiment of the present disclosure, the performance of the model can be ensured even when the phrase is long or the syntax is complicated. are extracted systematically, producing more accurate and fluent text descriptions.

なお、本開示の実施形態から提供される画像処理方法は、通常、サーバによって実行され、相応に、画像処理装置は、通常、サーバに内蔵されている。しかし、本開示の別の実施形態では、本開示の実施形態から提供される画像処理方法は、端末デバイスによっても実行され得る。 It should be noted that the image processing method provided by the embodiments of the present disclosure is typically executed by a server, and correspondingly, the image processing device is typically embedded in the server. However, in another embodiment of the present disclosure, the image processing method provided by the embodiments of the present disclosure may also be performed by a terminal device.

当分野の関連技術では、画像のテキスト説明は、主に符号化・復号化フレームを介して生成される。図2は、関連技術における画像処理方法のフローチャートを示している。図2に示すように、画像201を符号化ネットワークモデル202に入力する。この符号化ネットワークモデル202は、Faster R-CNNネットワークとResNet-101ネットワークを含み、Faster R-CNNネットワークを介して入力画像の特徴抽出を行えば、入力画像内の各オブジェクトに対応する局所特徴情報が得られ、またResNet-101ネットワークを介して入力画像の特徴抽出を行えば、入力画像に対応する全体特徴情報が得られる。続いて、局所特徴情報及び全体特徴情報を復号ネットワークモデル203に入力する。この復号ネットワークモデル203は、複数の重複するネットワーク構造を含み、当該ネットワーク構造は、注意機構付き回帰型ニューラルネットワークである。具体的には、当該全体特徴情報を第1層LSTMに入力し、第1層LSTMを介して全体特徴情報の特徴抽出を実行し、第1の隠れ状態を出力する。次に、当該第1の隠れ状態及び局所特徴情報を注意機構ネットワーク層に入力し、注意機構ネットワーク層を介して混合特徴を出力する;その後、第2層LSTMを介して当該混合特徴及び第1の隠れ状態を共同で処理し、第2の隠れ状態を出力する。最後に、第2の隠れ状態に対してsoftmax処理を行い、予測された単語ベクトルを取得する。 In the relevant art in the field, textual descriptions of images are mainly generated through encoding/decoding frames. FIG. 2 shows a flow chart of an image processing method in the related art. As shown in FIG. 2, image 201 is input to encoding network model 202 . This coding network model 202 includes a Faster R-CNN network and a ResNet-101 network, and if feature extraction of an input image is performed via the Faster R-CNN network, local feature information corresponding to each object in the input image can be obtained. is obtained, and by extracting the features of the input image via the ResNet-101 network, the overall feature information corresponding to the input image can be obtained. Subsequently, the local feature information and global feature information are input to the decoding network model 203 . This decoding network model 203 includes multiple overlapping network structures, which are recurrent neural networks with attention mechanisms. Specifically, the overall feature information is input to the first layer LSTM, feature extraction of the overall feature information is performed via the first layer LSTM, and the first hidden state is output. Next, the first hidden state and local feature information are input to the attention mechanism network layer, and the mixed feature is output via the attention mechanism network layer; jointly process the hidden states of and output a second hidden state. Finally, we perform softmax processing on the second hidden state to obtain the predicted word vector.

図2に示す画像説明生成アルゴリズムは良好な効果を達成できるが、まだ制限が掛けられている。具体的には、モデルの効果を向上させるために考えられる方法として、より代表的な微細粒度が単一のオブジェクトレベルまで分離された画像特徴を抽出するしかできず、言語モデルそれ自体への注目が無視されている。また復号モデルが比較的簡単であるため、語句が長かったり、構文が複雑になったりするなどの場合において、モデルの復号効果が著しく低下してしまう。 Although the image description generation algorithm shown in FIG. 2 can achieve good results, it is still limited. Specifically, as a possible way to improve the effectiveness of the model, we can only extract image features that are more representative fine-grained and separated down to the single object level, and focus on the language model itself. is ignored. In addition, since the decoding model is relatively simple, the decoding effect of the model is remarkably reduced when the phrase is long or the syntax is complicated.

本開示の実施形態は、人工知能の分野に関する画像処理方法を提供する。人工知能(Artificial Intelligence,AI)は、デジタルコンピュータまたはデジタルコンピュータによって制御される機器を利用し、人間の知能をシミュレート、延伸、拡充し、環境を感知し、知識を獲得し、知識を利活用して最良の結果を得るための理論、方法、技術およびアプリケーションシステムである。言い換えれば、人工知能はコンピュータサイエンスの包括的な技術であり、知能の本質を理解し、人間の知能と似た方式で反応できる新しいインテリジェントマシンを生み出すことを目指している。人工知能は、即ち様々なインテリジェントマシンの設計原理や実現方法について研究し、マシンに感知、推論及び意思決定の機能を持たせるような技術である。 Embodiments of the present disclosure provide an image processing method for the field of artificial intelligence. Artificial Intelligence (AI) uses digital computers or devices controlled by digital computers to simulate, extend, and augment human intelligence, sense the environment, acquire knowledge, and utilize knowledge. Theories, methods, techniques and application systems for obtaining the best results from In other words, artificial intelligence is an umbrella technology of computer science that seeks to understand the nature of intelligence and create new intelligent machines that can react in ways similar to human intelligence. Artificial intelligence is a technology that researches the design principles and implementation methods of various intelligent machines, and makes machines have the functions of sensing, reasoning and decision-making.

人工知能技術は、幅広い分野をカバーする包括的な分野であり、ハードウェアレベルの技術とソフトウェアレベルの技術の両方を含む。人工知能の基本的な技術には、一般的に、センサ、専用の人工知能チップ、クラウドコンピューティング、分散ストレージ、ビッグデータ処理技術、オペレーティング/インタラクティブシステム、メカトロニクスなどの技術が含まれている。人工知能のソフトウェア技術には、主にコンピュータビジョン技術、音声処理技術、自然言語処理技術及び機械学習/深層学習が含まれている。 Artificial intelligence technology is a comprehensive field that covers a wide range of fields, including both hardware-level technology and software-level technology. The basic technologies of artificial intelligence generally include sensors, dedicated artificial intelligence chips, cloud computing, distributed storage, big data processing technology, operating/interactive systems, mechatronics and other technologies. Artificial intelligence software technology mainly includes computer vision technology, speech processing technology, natural language processing technology and machine learning/deep learning.

コンピュータビジョン(Computer Vision,CV)とは、マシンが「見る」方法を研究する技術であり、より詳しく言えば、カメラ及びコンピュータを利用し、ターゲットに対して識別、追跡及び測定などのマシンビジョンを行い、そして画像処理を施し、コンピュータに、人目が観察したり機器に送信したりするのにより適合する画像に処理させる技術を指す。科学科目の一つとして、コンピュータビジョンは関連の理論と技術を研究し、画像や多次元データから情報を取得できる人工知能システムを構築するように目指している。コンピュータビジョン技術には、通常、画像処理、画像認識、画像意味解析、画像検索、OCR、ビデオ処理、ビデオ意味解析、ビデオコンテンツ/動作認識、3次元オブジェクト再構築、3D技術、仮想現実、拡張現実、同期測位及び地図構築などが含まれ、さらには一般的な顔認識、指紋認識などの生体認証技術も含まれている。 Computer Vision (CV) is a technology that studies how machines "see", and more specifically, uses cameras and computers to perform machine vision tasks such as identifying, tracking and measuring targets. and image processing that causes a computer to process the image into an image more suitable for viewing by the human eye or transmission to equipment. As one of the science subjects, computer vision studies related theories and techniques, aiming to build artificial intelligence systems that can acquire information from images and multi-dimensional data. Computer vision techniques typically include image processing, image recognition, image semantic analysis, image retrieval, OCR, video processing, video semantic analysis, video content/action recognition, 3D object reconstruction, 3D technology, virtual reality, augmented reality , synchronous positioning and map construction, etc., and also general biometric authentication technologies such as face recognition and fingerprint recognition.

機械学習(Machine Learning,ML)は、確率論、統計学、近似理論、凸解析、アルゴリズム複雑理論など様々な分野に跨る学科であり、人間の学習行動をシミュレートまたは実現する方法に特化し、新しい知識やスキールを学習し、既存の知識構造を再編成して自身のパフォーマンスを改善し続けることを目指している。機械学習は人工知能の中核であり、コンピュータをインテリジェントにするための根本的な手法であり、人工知能の各分野に幅広く適用されている。機械学習と深層学習には、通常、人工ニューラルネットワーク、信念ネットワーク、強化学習、転移学習、帰納学習、教示学習(Learning from instruction)などの技術が含まれている。 Machine learning (ML) is a subject that spans various fields such as probability theory, statistics, approximation theory, convex analysis, and algorithmic complexity theory, and specializes in methods for simulating or realizing human learning behavior. They aim to learn new knowledge and skills and reorganize existing knowledge structures to continually improve their performance. Machine learning is the core of artificial intelligence, the fundamental method for making computers intelligent, and is widely applied in various fields of artificial intelligence. Machine learning and deep learning typically include techniques such as artificial neural networks, belief networks, reinforcement learning, transfer learning, inductive learning, and learning from instruction.

人工知能技術の研究と進捗に伴い、人工知能技術に対する研究及び利活用は、例えば、通常のスマートホーム、スマートウェアラブルデバイス、仮想アシスタント、スマートスピーカー、スマートマーケティング、無人運転、自動運転、ドローン、ロボット、スマートメディカル、スマートカスタマーサービスなど多くの分野で進められてきた。技術の発展に伴い、人工知能技術はより多くの分野に適用され、ますます重要な役割を発揮することが見込まれている。 With the research and progress of artificial intelligence technology, the research and application of artificial intelligence technology, such as ordinary smart home, smart wearable device, virtual assistant, smart speaker, smart marketing, driverless driving, automatic driving, drone, robot, etc. It has been advanced in many fields such as smart medical and smart customer service. With the development of technology, artificial intelligence technology is expected to be applied in more fields and play an increasingly important role.

本開示の実施形態に係る技術案は、人工知能による画像意味解析技術に関する。具体的に以下の実施形態を参照しながら説明する。 A technical proposal according to an embodiment of the present disclosure relates to image semantic analysis technology using artificial intelligence. The description will be specifically made with reference to the following embodiments.

本開示の実施形態では、まず、幼児教育、画像検索及び視覚障害者誘導などの分野に適用され得る画像処理方法が提案される。以下にて、本開示の実施形態に係る技術案の詳細な実施について詳しく説明する。 Embodiments of the present disclosure first propose an image processing method that can be applied in fields such as early childhood education, image retrieval, and guidance for the visually impaired. Detailed implementations of the technical solutions according to the embodiments of the present disclosure are described in detail below.

図3は、本開示の一実施形態による画像処理方法のフローチャートである。当該画像処理方法は、1つ以上のコンピューティング機器によって実行され得る。当該1つ以上のコンピューティング機器は、図1に示すような端末デバイス101および/またはサーバ103であり得る。図3を参照して、当該画像処理方法は、少なくともステップS310~ステップS330を含む。 FIG. 3 is a flowchart of an image processing method according to one embodiment of the present disclosure. The image processing method may be performed by one or more computing devices. The one or more computing devices may be terminal device 101 and/or server 103 as shown in FIG. Referring to FIG. 3, the image processing method includes at least steps S310 to S330.

ステップS310において、入力画像を取得し、前記入力画像内の各画像領域に含まれている対象を符号化して、第1の画像特徴を取得する。 In step S310, an input image is obtained and an object contained in each image region within the input image is encoded to obtain a first image feature.

本開示の一実施形態では、当該入力画像は、ネットワークからダウンロードされた画像、または端末デバイス101にローカルに格納された画像、またはユーザがカメラ、ビデオカメラ、スマートフォンなど撮影手段を有する端末を介して取得した画像であり得る。テキスト説明を生成する必要がある画像を特定後、端末装置101を介してサーバ103に送信することができる。さらに、当該端末装置101は、本開示の実施形態に特に限定されないが、スマートフォン、ラップトップコンピュータやデスクトップコンピュータなど表示画面を備えた任意の端末装置であってもよい。 In one embodiment of the present disclosure, the input image is an image downloaded from a network, or an image stored locally in the terminal device 101, or an image that the user uses via a terminal having a shooting means such as a camera, a video camera, or a smartphone. It can be an acquired image. Once the image for which the text description needs to be generated is identified, it can be sent to the server 103 via the terminal device 101 . Furthermore, the terminal device 101 is not particularly limited to the embodiments of the present disclosure, but may be any terminal device having a display screen, such as a smart phone, a laptop computer, or a desktop computer.

本開示の一実施形態では、入力画像を受信後、当該入力画像を分割して複数の画像領域を形成することができる。ここで、入力画像を分割する際に、画素数ごとに分割するか、または画像中の異なる対象ごとに分割することができる。入力画像を分割して複数の画像領域を形成後、各画像領域における対象を符号化し、即ち特徴抽出を行うことができる。例えば、ある写真に映っているシーンは、庭でゴムボールを跳ねさせる子供である例を挙げると、当該画像におけるオブジェクトは、子供、ゴムボール及び芝生であり、写真に写っている空や鳥などの背景は無視されてもよく、背景に対する特徴抽出は不要になる。各画像領域におけるオブジェクトを符号化する際に、例えばFaster R-CNN、ResNet、VGGなどのネットワーク構造を符号化ネットワークモデルとして使用し、当該符号化ネットワークモデルによって、各画像領域におけるオブジェクトから特徴抽出を行い、各画像領域に対応する領域特徴を取得することができる。当該領域特徴は、本質的に、画像領域に対応する固定ベクトルの表現である。さらに、各画像領域に対応する領域特徴に基づいて、入力画像に対応する第1の画像特徴を取得することができる。 In one embodiment of the present disclosure, after receiving an input image, the input image may be divided to form multiple image regions. Here, when dividing the input image, it can be divided by the number of pixels or by different objects in the image. After segmenting the input image to form multiple image regions, the objects in each image region can be encoded, ie, feature extracted. For example, the scene in a photograph is a child bouncing a rubber ball in a garden. can be ignored, making feature extraction for the background unnecessary. When encoding the object in each image region, a network structure such as Faster R-CNN, ResNet, VGG, etc. is used as the encoding network model, and the encoding network model extracts features from the object in each image region. to obtain region features corresponding to each image region. The region features are essentially fixed vector representations corresponding to image regions. Furthermore, a first image feature corresponding to the input image can be obtained based on the area feature corresponding to each image area.

ステップS320において、予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定する。 In step S320, pixels in the first image feature are processed according to preset rules, and a second image feature is identified based on the processed pixels.

本開示の一実施形態では、入力画像における各画像領域から特徴抽出を行い、第1の画像特徴を取得後、第1の画像特徴における各画素の画素値に基づいて、第2の画像特徴における画素値を特定できる。具体的には、第1の画像特徴におけるすべての画素の画素平均値を算出し、当該画素平均値を第2の画像特長における各画素の画素値とすることができる。反射復号ネットワークモデルは第2の画像特徴及び開始単語ベクトルに基づいて第1の画像特徴を復号し、第1の画像特徴における各画像領域に対応する単語ベクトルを予測することができるように、当該第2の画像特徴は入力特徴として反射復号ネットワークモデルに入力され得る。ここで、本開示の実施形態における開始単語ベクトルは、実質的な意味のない任意の文字でもよく、例えば、#などの開始マーク符号、またはBNなどの開始マーク単語であり得るが、本開示の実施形態ではこれを具体的に限定しない。 In one embodiment of the present disclosure, feature extraction is performed from each image region in the input image, and after obtaining the first image feature, based on the pixel value of each pixel in the first image feature, in the second image feature Pixel values can be specified. Specifically, the pixel average value of all pixels in the first image feature can be calculated, and the pixel average value can be used as the pixel value of each pixel in the second image feature. A reflection decoding network model decodes the first image feature based on the second image feature and the starting word vector, so that it can predict a word vector corresponding to each image region in the first image feature. A second image feature may be input to the reflection decoding network model as an input feature. Here, the start word vector in the embodiments of the present disclosure may be any character that has no substantial meaning, for example, a start mark code such as # or a start mark word such as BN, but the Embodiments do not specifically limit this.

ステップS330において、前記第2の画像特徴と開始単語ベクトルに基づいて、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴を復号して、前記各画像領域に対応する単語ベクトルを取得するとともに、前記単語ベクトルに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成する。ここで、前記開始単語ベクトルは、前記テキスト説明の開始マークである。 In step S330, based on the second image feature and the starting word vector, decode the area feature corresponding to each image area in the first image feature to obtain a word vector corresponding to each image area. and generating a text description corresponding to the input image based on the word vector. where the start word vector is the start mark of the text description.

ステップS330において、異なる時点で前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴を復号するとともに、先に復号された領域特徴を利用して現在の領域特徴を復号することができる。 At step S330, the region features corresponding to the respective image regions in the first image feature are decoded at different times, and the previously decoded region features can be used to decode the current region feature.

本開示の一実施形態では、第2の画像特徴を取得後、当該第2の画像特徴を入力特徴として反射復号ネットワークモデルに入力し、また異なる時点で、第1の画像特徴における各画像領域に対応する領域特徴を復号し、各画像領域に対応する単語ベクトルを取得するように、開始単語ベクトルを当該反射復号ネットワークモデルに入力することもできる。 In one embodiment of the present disclosure, after obtaining the second image feature, the second image feature is input to the reflection decoding network model as an input feature, and at different times, each image region in the first image feature A starting word vector can also be input to the reflection decoding network model to decode corresponding region features and obtain a word vector corresponding to each image region.

図4は反射復号ネットワークモデルの構成を示す概略図である。図4に示すように、反射復号ネットワークモデルは、順次に配列された複数の反射復号サブネットワークを含む。各反射復号サブネットワークは、異なる時点で、それぞれに第1の画像特徴における各画像領域に対応する領域特徴を復号し、各画像領域に対応する単語ベクトルを取得する。第1の反射復号サブネットワークに対して、第2の画像特徴及び開始単語ベクトルを入力特徴として入力し、第1の反射復号サブネットワークによって、第2の画像特徴及び開始単語ベクトルに基づいて第1の画像特徴における対象領域特徴を復号し、対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得することができる。M+1番目の反射復号サブネットワークに対して、第2の画像特徴及びM番目の反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルをM+1番目の反射復号サブネットワークに入力し、M+1番目の反射復号サブネットワークによって第1の画像特徴における対象領域特徴を復号し、対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得することができる。ここで、Mは正の整数である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a reflection decoding network model. As shown in FIG. 4, the reflection decoding network model includes a plurality of sequentially arranged reflection decoding sub-networks. Each reflection decoding sub-network respectively decodes the region feature corresponding to each image region in the first image feature at a different time to obtain a word vector corresponding to each image region. The second image feature and the starting word vector are input as input features to the first reflective decoding sub-network, and the first reflective decoding sub-network generates a first image feature based on the second image feature and the starting word vector. can be decoded to obtain a word vector corresponding to the target region feature. For the M+1 th reflection decoding sub-network, the second image feature and the word vector output from the M th reflection decoding sub-network are input to the M+1 th reflection decoding sub-network, and the M+1 th reflection decoding sub-network A region of interest feature in the first image feature can be decoded to obtain a word vector corresponding to the region of interest feature. where M is a positive integer.

本開示の実施形態に係る方法は、
入力画像を取得し、前記入力画像における各画像領域の領域特徴を抽出して第1の画像特徴を取得するステップと、
予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定するステップと、
前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定し、前記単語ベクトルのテキスト説明における位置を予測するとともに、前記単語ベクトルと前記位置とに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成するステップとを含み得る。
A method according to embodiments of the present disclosure comprises:
obtaining an input image and extracting a region feature of each image region in the input image to obtain a first image feature;
processing pixels in the first image feature according to preset rules and identifying a second image feature based on the processed pixels;
words corresponding to region features corresponding to each of said image regions in said first image feature at different times based on said second image feature and at least one word vector identified for said input image; identifying vectors, predicting positions in the text description of the word vectors, and generating a text description corresponding to the input image based on the word vectors and the positions.

本開示の一実施形態では、各反射復号サブネットワークは同じ構造を有し、何れも視覚注意モジュール、反射型注意モジュールRAM(Reflective Attention Module)および反射型位置モジュールRPM(Reflective Position Module)の三部分を備える。視覚注意モジュールは、主に符号化ネットワークモデルの視覚的特徴に注目する。反射型注意モジュールは、視覚注意モジュールの出力情報をもとに、テキスト注意機構を利用して、現時点及び過去時点における当該視覚注意モジュールの出力情報の一致度をモデル化し、コンテキストベクトルを取得し、現時点の単語を生成し、これにより、包括的な履歴語彙情報をより多くキャプチャできるようにする。反射型位置モジュールは、生成されたテキスト説明における各単語の相対的な位置情報を導入し、反射復号ネットワークモデルで語彙を予測すると同時に、テキスト説明における現在語彙の相対的な位置を予測することができるため、反射復号ネットワークモデルに語句の構文構造を認識させるのに寄与する。 In one embodiment of the present disclosure, each reflective decoding sub-network has the same structure, each of which consists of three parts: a visual attention module, a reflective attention module RAM (Reflective Attention Module) and a reflective position module RPM (RPM). Prepare. The visual attention module focuses primarily on visual features of the coded network model. Based on the output information of the visual attention module, the reflective attention module uses the text attention mechanism to model the degree of matching of the output information of the visual attention module at the present time and the past time, acquire a context vector, Generating words in the current moment, which allows us to capture more of the comprehensive historical lexical information. The reflective location module introduces the relative location information of each word in the generated text description, predicts the vocabulary with the reflection decoding network model, and at the same time predicts the relative location of the current vocabulary in the text description. This helps make the reflective decoding network model aware of the syntactic structure of words.

図5は、視覚注意モジュールの構成を示す概略図である。図5に示されるように、視覚注意モジュール500は、第1の長短期記憶ネットワーク(LSTM-1)501、第2の長短期記憶ネットワーク(LSTM-2)502及び注意機構ネットワーク(Attvis)503を含む。第1の長短期記憶ネットワーク501は、第2の画像特徴と前時刻に取得された単語ベクトルに基づいて特徴抽出を実行する。第2の長短期記憶ネットワーク502は、第1の長短期記憶ネットワーク501の出力情報と、注意機構ネットワーク503の出力情報に基づいて特徴抽出を実行する。注意機構ネットワーク503は、第1の画像特徴と第1の長短期記憶ネットワーク501の出力情報に基づいて特徴抽出を実行する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the visual attention module. As shown in FIG. 5, the visual attention module 500 comprises a first long short-term memory network (LSTM-1) 501, a second long short-term memory network (LSTM-2) 502 and an attention mechanism network (Attvis) 503. include. The first long short-term memory network 501 performs feature extraction based on the second image feature and the word vector acquired at the previous time. The second long short term memory network 502 performs feature extraction based on the output information of the first long short term memory network 501 and the output information of the attention mechanism network 503 . The attention mechanism network 503 performs feature extraction based on the first image features and the output information of the first long short-term memory network 501 .

さらに、図6は、視覚注意モジュールの処理手順を示すフローチャートである。理解の便宜上、本開示の実施形態では、t番目の反射復号サブネットワークにおける視覚注意モジュールの処理手順を例として取り上げる。図6に示されるように、視覚注意モジュールの処理手順は、少なくともステップS601~S604を含む。具体的には以下の通りである。 Furthermore, FIG. 6 is a flow chart showing the processing procedure of the visual attention module. For convenience of understanding, the embodiments of the present disclosure take the processing procedure of the visual attention module in the t-th reflection decoding sub-network as an example. As shown in FIG. 6, the processing procedure of the visual attention module includes at least steps S601-S604. Specifically, it is as follows.

ステップS601において、前時点で反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルを第1の重み行列に掛けて、目標単語ベクトルを取得する。 In step S601, the word vector output from the reflection decoding sub-network at the previous time is multiplied by the first weight matrix to obtain a target word vector.

本開示の一実施形態では、図7は、画像処理のフローチャートを示している。図7に示されるように、LSTM-1の場合、第1の画像特徴に基づいて特定された第2の画像特徴

Figure 0007164252000001
及び前時点で反射復号サブネットワークによって出力された単語ベクトルは、LSTM-1の入力特徴である。入力された単語ベクトルの次元数がLSTM-1によって処理されたデータの次元数と同じになることを確保するために、各反射復号サブネットワークに入力した単語ベクトル特徴に対して次元調整を行うことができ、具体的には、入力した単語ベクトル特徴Ot(t=1,...,T)に第1の重み行列Weを掛けて、目標単語ベクトルを取得し、入力特徴Otの次元変化を実現することができる。但し、当該第1の重み行列Weは各入力特徴Otに対して共有されるため、モデルをトレーニングする際に、第1の重み行列Weに対して1つのパラメータでトレーニングすればよい。 In one embodiment of the present disclosure, FIG. 7 illustrates a flowchart of image processing. As shown in FIG. 7, for LSTM-1, the second image feature identified based on the first image feature

Figure 0007164252000001
and the word vectors output by the reflection decoding sub-network at the previous time point are the input features of the LSTM-1. Performing a dimensionality adjustment on the word vector features input to each reflection decoding sub-network to ensure that the dimensionality of the input word vectors is the same as the dimensionality of the data processed by the LSTM-1. Specifically, the input word vector feature Ot (t=1, . . . , T) is multiplied by the first weight matrix We to obtain the target word vector, and the dimensional change of the input feature Ot is can be realized. However, since the first weighting matrix We is shared for each input feature Ot, when training the model, it is sufficient to train the first weighting matrix We with one parameter.

ステップS602において、第1の長短期記憶ネットワークによって、第2の画像特徴及び目標単語ベクトルに対して特徴抽出を行い、第1の出力情報を取得する。 In step S602, the first short-term memory network performs feature extraction on the second image feature and the target word vector to obtain first output information.

本開示の一実施形態では、第2の画像特徴と目標単語ベクトルがLSTM-1に入力された後、LSTM-1は、目標単語ベクトルと第2の画像特徴を処理して、第1の出力情報を出力する。この第1の出力情報は、実際に、LSTM-1によって出力される隠れ状態(Hidden state)、例えば図7に示している

Figure 0007164252000002
である。 In one embodiment of the present disclosure, after the second image feature and the target word vector are input to the LSTM-1, the LSTM-1 processes the target word vector and the second image feature to produce a first output Output information. This first output information is actually the Hidden state output by LSTM-1, for example shown in FIG.

Figure 0007164252000002
is.

ステップS603において、第1の出力情報及び第1の画像特徴を注意機構ネットワークに入力して視覚的マッチングを行い、対象領域特徴を取得する。 In step S603, the first output information and the first image feature are input to the attention mechanism network to perform visual matching to obtain target area features.

本開示の一実施形態では、注意機構は、人間の視覚に似ているように、全体情報の一部だけに選択的に注目し、他の可視化情報を無視することができる。反射復号ネットワークモデルによる復号に先立って、Faster R-CNNなどの畳み込みニューラルネットワークを利用して入力画像から特徴抽出を行い、第1の画像特徴{ri}(i=1,…,k)を取得し、そして、LSTM-1から出力された第1の出力情報を取得すると、第1の出力情報と第1の画像特徴を同時に注意機構ネットワークに入力し、注意機構ネットワークAttvisを利用して第1の出力情報と第1の画像特徴に対して視覚的マッチングを行い、第1の画像特徴における各領域特徴と第1の出力情報との一致度を特定し、最後に、一致度が最も高いと判断された領域特徴、例えば図7に示されている

Figure 0007164252000003
を対象領域特徴として注意機構ネットワークから出力させることができる。 In one embodiment of the present disclosure, the attention mechanism can selectively focus on only a portion of the overall information and ignore other visible information, similar to human vision. Prior to decoding by the reflection decoding network model, feature extraction is performed from the input image using a convolutional neural network such as Faster R-CNN to obtain the first image feature {ri} (i = 1, ..., k). Then, when the first output information output from LSTM-1 is acquired, the first output information and the first image feature are simultaneously input to the attention mechanism network, and the attention mechanism network Attvis is used to obtain the first image feature. Visual matching is performed on the output information of and the first image feature, the degree of matching between each area feature in the first image feature and the first output information is specified, and finally, the degree of matching is the highest. Determined region features, such as those shown in FIG.

Figure 0007164252000003
can be output from the attention mechanism network as target region features.

ステップS604において、第2の長短期記憶ネットワークによって、第1の出力情報及び対象領域特徴に対して特徴抽出を行い、第2の出力情報を取得する。 In step S604, the second short-term memory network performs feature extraction on the first output information and the target area feature to obtain second output information.

本開示の一実施形態では、対象領域特徴が取得された後、当該対象領域特徴および第1の出力情報が入力特徴としてLSTM-2に入力され、LSTM-2は第1の出力情報および対象領域特徴に対して特徴抽出を行い、対象領域特徴に対応する第2の出力情報を取得することができる。この第2の出力情報はLSTM-2によって出力された隠れ状態、例えば図7に示されている

Figure 0007164252000004
である。なお、他の回帰型ニューラルネットワークを使用して本開示の実施形態におけるLSTMを置き換えることもでき、かつさらには、異なるタイプの回帰型ニューラルネットワークを使用して、本開示の実施形態におけるLSTM-1およびLSTM-2を置き換えることができる。しかし、長短期記憶ネットワーク(LSTM,Long Short-Term Memory)は時間回帰型ニューラルネットワークであり、時系列において間隔及び遅延が比較的に長い重要なイベントを処理・予測するに適するので、語彙を更に精度よく予測し、流暢なテキスト説明を生成するために、本開示の実施形態における画像処理方法は、主にLSTMを利用して語彙の予測を行うとされている。 In one embodiment of the present disclosure, after the target region features are obtained, the target region features and the first output information are input to LSTM-2 as input features, and LSTM-2 receives the first output information and the target region Feature extraction may be performed on the features to obtain second output information corresponding to the region of interest features. This second output information is the hidden state output by LSTM-2, eg, shown in FIG.

Figure 0007164252000004
is. It should be noted that other recurrent neural networks can be used to replace LSTM in embodiments of the present disclosure, and even different types of recurrent neural networks can be used to replace LSTM-1 in embodiments of the present disclosure. and LSTM-2 can be replaced. However, the long short-term memory network (LSTM) is a time-recurrent neural network and is suitable for processing and predicting important events with relatively long intervals and delays in the time series. In order to predict accurately and generate fluent text descriptions, the image processing method in the embodiments of the present disclosure is said to mainly utilize LSTM for lexical prediction.

その後、いくつかの実施形態では、前記第1の隠れ状態および第2の隠れ状態に基づいて、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定することができる。 Thereafter, in some embodiments, a word vector corresponding to the region-of-interest feature can be identified based on the first hidden state and the second hidden state.

本開示の一実施形態では、語句が長い場合、または構文がより複雑である場合、復号効果を向上させるために、本開示の実施形態では、まず、反射型注意モジュールによってテキスト注意機構を駆使して現時点の隠れ状態と過去時点の隠れ状態をマッチングさせることが提案されている。図7に示すように、t番目の反射復号サブネットワークにおける反射型注意モジュールRAMの場合は、対応するLSTM-2から出力された第2の出力情報に加えて、1~(t-1)番目の反射復号サブネットワークにおいてLSTM-2から出力された第2の出力情報および対応するLSTM-1から出力された第1の出力情報をさらに受信し、過去時点における第2の出力情報と、現時点における第1の出力情報および第2の出力情報に従って、現時点で対象領域特徴に対応する第3の出力情報を特定する。 In one embodiment of the present disclosure, when the phrase is long or the syntax is more complex, in order to improve the decoding effect, the embodiment of the present disclosure first uses the text attention mechanism by the reflective attention module. It is proposed to match the current hidden state with the past hidden state. As shown in FIG. 7, in the case of the reflective attention module RAM in the t-th reflective decoding sub-network, in addition to the second output information output from the corresponding LSTM-2, the 1st to (t-1)th further receive the second output information output from the LSTM-2 and the first output information output from the corresponding LSTM-1 in the reflection decoding subnetwork of the second output information at the past time and the current time According to the first output information and the second output information, identify the third output information corresponding to the target area feature at the present time.

図8は、反射型注意モジュールの処理手順を示すフローチャートである。図8に示されているように、当該処理手順は、少なくともステップS801~S805を含み、具体的には以下の通りである。 FIG. 8 is a flow chart showing the processing procedure of the reflective attention module. As shown in FIG. 8, the processing procedure includes at least steps S801 to S805, specifically as follows.

ステップS801において、すべての過去時点における第2の出力情報と、現時点における第2の出力情報に基づいて、目標行列を特定する。 In step S801, a target matrix is identified based on the second output information at all past times and the second output information at the present time.

本開示の一実施形態では、図9は、反射型注意モジュールの構成を示す概略図である。図9に示されているように、左上にある円柱体は第2の出力情報を表す。過去時点における第2の出力情報

Figure 0007164252000005
と現時点における第2の出力情報

Figure 0007164252000006
とで、相応する次元数を有する目標行列が構成され、例えば1000×1の目標行列が構成される。 In one embodiment of the present disclosure, FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of a reflective attention module. As shown in FIG. 9, the upper left cylinder represents the second output information. Second output information at past time

Figure 0007164252000005
and the current second output information

Figure 0007164252000006
to construct a target matrix with the corresponding number of dimensions, for example a 1000×1 target matrix.

ステップS802において、目標行列に対して次元削減処理を行い、第1の特徴情報を取得するとともに、現時点における第1の出力情報に対して次元削減処理を行い、第2の特徴情報を取得する。ここで、第1の特徴情報と第2の特徴情報とは、次元数が同じである。 In step S802, dimension reduction processing is performed on the target matrix to obtain first feature information, and dimension reduction processing is performed on the current first output information to obtain second feature information. Here, the first feature information and the second feature information have the same number of dimensions.

本開示の一実施形態では、計算効率を向上させるために、目標行列及び現時点における第1の出力情報を次元削減処理して、それぞれに、同じ次元数の第1の特徴情報と第2の特徴情報を取得することができる。図9に示すように、目標行列、現時点における第1の出力情報をそれぞれ512次元の重み行列に掛けて、目標行列の次元数と第1の出力情報の次元数を1000次元から512次元まで削減できるので、処理効率を大幅に向上させることが可能になる。 In one embodiment of the present disclosure, in order to improve computational efficiency, the target matrix and the current first output information are subjected to dimensionality reduction processing, so that the first feature information and the second feature of the same number of dimensions are respectively Information can be obtained. As shown in FIG. 9, the target matrix and the current first output information are each multiplied by a 512-dimensional weight matrix to reduce the number of dimensions of the target matrix and the number of dimensions of the first output information from 1000 to 512. Therefore, it is possible to greatly improve the processing efficiency.

ステップS803において、注意機構に基づいて第1の特徴情報と第2の特徴情報を加算して第3の特徴情報を取得する。 In step S803, the third feature information is obtained by adding the first feature information and the second feature information based on the attention mechanism.

本開示の一実施形態では、テキスト注意機構に基づいて、第1の特徴情報および第2の特徴情報に対して相応する処理を施すことができる。例えば、図9に示されているAttrefにおいて、具体的に第1の特徴情報および第2の特徴情報を加算することができ、もちろん、その他の具体的な処理方法を利用することもできるが、本開示の実施形態では特に限定されない。第1の特徴情報と第2の特徴情報を加算すれば、過去時点の隠れ状態と現時点の隠れ状態を組み合わせた第3の特徴情報を求めることができる。 In one embodiment of the present disclosure, corresponding processing can be applied to the first feature information and the second feature information based on the text attention mechanism. For example, in the Attref shown in FIG. 9, the first feature information and the second feature information can be specifically added, and of course other specific processing methods can be used. The embodiments of the present disclosure are not particularly limited. By adding the first feature information and the second feature information, it is possible to obtain the third feature information combining the past hidden state and the current hidden state.

ステップS804において、第3の特徴情報に重み処理及び正規化処理を施して、第2の重み行列を取得する。 In step S804, the third feature information is weighted and normalized to obtain a second weight matrix.

本開示の一実施形態では、第3の特徴情報を取得後、当該第3の特徴情報を反射注意重みWrに掛けて、第1の特徴行列を得ることができる。当該特徴行列に含まれる情報の数は、目標行列における第2の出力情報の数と同じであり、いずれもt個である。続いて、特徴行列にsoftmax処理、即ち正規化処理を行い、全体情報に対する各情報の比率を算出し、各第2の出力情報に対応する比率により、第2の重み行列を特定することができる。 In one embodiment of the present disclosure, after obtaining the third feature information, the reflex attention weight Wr may be multiplied by the third feature information to obtain a first feature matrix. The number of pieces of information included in the feature matrix is the same as the number of pieces of second output information in the target matrix, both of which are t pieces. Subsequently, softmax processing, that is, normalization processing is performed on the feature matrix, the ratio of each information to the total information is calculated, and the second weight matrix can be specified by the ratio corresponding to each second output information. .

ステップS805において、第1の特徴情報を第2の重み行列に掛けて積和を求めて、第3の出力情報を取得する。 In step S805, the first feature information is multiplied by the second weight matrix to obtain the sum of products, thereby obtaining third output information.

本開示の一実施形態では、すべての第2の出力情報に対応する第2の重み行列を取得後、すべての第2の出力情報に従って特定された第1の特徴情報を当該第2の重み行列に掛けて積和を求めて、第3の出力情報、例えば図9に示されている右側の円柱体

Figure 0007164252000007
を得ることができる。 In one embodiment of the present disclosure, after obtaining the second weighting matrix corresponding to all the second output information, the first feature information specified according to all the second output information is converted to the second weighting matrix to obtain the sum of products, and the third output information, for example, the right cylinder shown in FIG.

Figure 0007164252000007
can be obtained.

本開示の一実施形態では、反射型注意モジュールから出力された第3の出力情報を取得後、第3の出力情報を第3の重み行列Wsに掛けて、対象領域特徴

Figure 0007164252000008
に対応する単語ベクトル、例えば図7に示されているStを取得することができる。なお、t時点に出力された単語ベクトルStは、t+t時点での入力ベクトルOt+1である。 In one embodiment of the present disclosure, after obtaining the third output information output from the reflective attention module, the third output information is multiplied by the third weight matrix Ws to obtain the target region feature

Figure 0007164252000008
, for example St shown in FIG. The word vector St output at time t is the input vector Ot+1 at time t+t.

本開示の一実施形態では、図7に示すように、反射型注意モジュールから第3の出力情報が出力されると、当該第3の出力情報が反射位置モジュールに同時に入力される。当該反射位置モジュールは、第3の出力情報に基づいて、現時点で出力された単語ベクトルのテキスト説明における相対的な位置を予測することができる。具体的には、反射位置モジュールには、全結合層と圧縮層が含まれている。第3の出力情報が反射位置モジュールに入力された後、まず、全結合層を介して全結合され、512×1次元の

Figure 0007164252000009
が1×1次元のベクトルに変換された後、続いて全結合層から出力されたベクトルが、対応する圧縮関数に従って圧縮層で圧縮され、相対的な位置が求められる。当該圧縮層の出力結果は0~1の間の数値であり、テキスト説明における単語ベクトルの位置を表す。例えば、テキスト説明は10要素の単語を含む語句であり、圧縮層によって出力された数値は0.6であると想定された場合、当該語句におけるt番目の反射復号サブネットワークによって出力された単語ベクトルStの位置は6番目である。 In one embodiment of the present disclosure, as shown in FIG. 7, when the third output information is output from the reflective attention module, the third output information is simultaneously input to the reflective location module. The reflected position module can predict the relative position in the text description of the currently output word vector based on the third output information. Specifically, the reflective position module includes a fully connected layer and a compressive layer. After the third output information is input to the reflection position module, it is first fully connected through a fully connected layer to obtain a 512×1-dimensional

Figure 0007164252000009
is transformed into a 1×1-dimensional vector, then the vector output from the fully connected layer is compressed in the compression layer according to the corresponding compression function to obtain the relative position. The output result of the compression layer is a number between 0 and 1 representing the position of the word vector in the text description. For example, if the text description is a phrase containing 10 elements and the number output by the compression layer is assumed to be 0.6, then the word vector output by the tth reflective decoding sub-network in that phrase The position of St is 6th.

本開示の一実施形態では、反射復号ネットワークモデルにおいて順次配列された反射復号サブネットワークによって、第1の画像特徴内の各画像領域に対応する領域特徴を復号し、文末に句読点があったら単語ベクトルの生成を停止し、各画像領域に対応する単語ベクトル{S,S2,…,ST}を取得後、これらの単語ベクトルを順番に連結して、入力画像に対応するテキスト説明とすることができる。 In one embodiment of the present disclosure, sequentially arranged reflective decoding sub-networks in the reflective decoding network model decode region features corresponding to each image region within the first image feature, and if there is punctuation at the end of a sentence, word vectors and obtain the word vectors {S, S2, . .

本開示の一実施形態では、反射復号ネットワークモデルによって第1の画像特徴に対して語彙予測を行いテキスト説明を生成する前に、反射復号ネットワークモデルをトレーニングする必要がある。具体的には、まず、画像サンプルと画像サンプルに対応するテキスト説明サンプルを取得し、次に画像サンプルをトレーニングすべき反射復号ネットワークモデルに入力して相応するテキスト説明を生成し、トレーニングすべき反射復号ネットワークモデルに対応する損失関数が最小となるように、生成されたテキスト説明と対応するテキスト説明サンプルとの一致度に基づいてモデルパラメータを調整する。本開示の実施形態では、反射復号ネットワークモデルの損失関数は、クロスエントロピー損失関数および位置知覚損失関数の両方を含む。クロスエントロピー損失関数は、トレーニングすべき反射復号ネットワークによって生成された画像サンプルに対応するテキスト説明が正しい確率であり、位置知覚損失関数は、現時点でトレーニングすべき反射復号ネットワークによって出力された単語ベクトルのテキスト説明サンプルにおける実位置と予測位置との間の距離である。 In one embodiment of the present disclosure, before the reflective decoding network model performs lexical prediction on the first image feature and generates a text description, the reflective decoding network model needs to be trained. Specifically, we first obtain an image sample and a text description sample corresponding to the image sample, then input the image sample into a reflection decoding network model to be trained to generate a corresponding text description, and generate a corresponding text description for the reflection decoding network model to be trained. The model parameters are adjusted based on how well the generated text descriptions match the corresponding text description samples so that the loss function corresponding to the decoded network model is minimized. In embodiments of the present disclosure, the reflection decoding network model loss function includes both a cross-entropy loss function and a location perception loss function. The cross-entropy loss function is the probability that the text description corresponding to the image sample produced by the reflection decoding network to be trained is correct, and the location perception loss function is the number of word vectors output by the reflection decoding network to be trained at the moment. The distance between the actual position and the predicted position in the text description sample.

本開示の一実施形態では、反射復号ネットワークモデルの損失関数を最小化するために、クロスエントロピー損失関数を最大化しつつ、位置知覚損失関数を最小化する必要がある。ここで、クロスエントロピー損失関数は、下記式(1)に従って求められる。具体的には、次のとおりである。 In one embodiment of the present disclosure, to minimize the loss function of the reflection decoding network model, we need to minimize the location perception loss function while maximizing the cross-entropy loss function. Here, the cross-entropy loss function is obtained according to the following formula (1). Specifically, it is as follows.


Figure 0007164252000010
Figure 0007164252000010

式中、Iは入力画像であり、θは前記実施形態におけるWe、Ws、Wrなどの重み行列を含む反射復号ネットワークモデル用のパラメータであり、Sは入力画像に対応する可変長の正しいテキスト説明であり、任意の語句を表すことができる。 where I is the input image, θ is the parameters for the reflection decoding network model including the weight matrices We, Ws, Wr, etc. in the previous embodiment, and S is the variable-length correct text description corresponding to the input image. , which can represent any phrase.

テキスト説明S内のいずれの単語ベクトルは、それに隣接する前の単語ベクトルに依存するため、チェーンルールに従い、文構成用単語ベクトルS1、S2、…、ST上の同時確率分布をモデル化して表現することができる。さらに、上記式(1)に基づいて、クロスエントロピー損失関数Lxeは下記式(2)に示されていると特定される。 Since any word vector in the text description S depends on the previous word vector adjacent to it, we follow the chain rule to model and represent the joint probability distribution on the sentence-forming word vectors S1, S2, . . . , ST be able to. Furthermore, based on the above equation (1), the cross-entropy loss function Lxe is specified as shown in the following equation (2).


Figure 0007164252000011
Figure 0007164252000011

式中、Nは生成されたテキスト記述に含まれる語彙数であり、Stはt時刻で生成された単語ベクトルを表す。 where N is the number of vocabularies included in the generated text description and St represents the word vector generated at time t.

トレーニング段階では、(S,I)はトレーニング用の画像語句ペアであり、式(2)における対数確率の和は、確率的勾配降下法(SGD)によって最適化できる。 In the training phase, (S,I) is the training image word pair and the sum of log-probabilities in equation (2) can be optimized by stochastic gradient descent (SGD).

本開示の一実施形態では、位置知覚損失(Position-Pereptive Loss)は、反射位置モジュールによって特定され得る。図10は、反射位置モジュールにより位置知覚損失を特定する手順を示すフローチャートである。図10に示すように、反射型注意モジュールによって出力された第3の出力情報を全結合層で全結合させ、全結合情報を生成する。この全結合情報は1×1のベクトルであってもよい。そして、圧縮層に対応する予め設定された圧縮関数に従って全結合情報を圧縮し、第3の出力情報に対応する単語ベクトルの予測位置、すなわち予測された単語ベクトルのテキスト説明における相対的な位置

Figure 0007164252000012
を取得する。最後に、予測位置と、第3の出力情報に対応する単語ベクトルのテキスト説明サンプルにおける実位置とに基づいて位置知覚損失を特定する。ここで、語句における語彙の実位置

Figure 0007164252000013
は、テキスト説明サンプルに含まれる語彙数と、対象領域特徴に対応する語彙のテキスト説明における位置によって求められ、これによって、実位置

Figure 0007164252000014
と相対的な位置

Figure 0007164252000015
とで位置知覚損失Lposが特定され得る。具体的な計算方法は、下記式(3)に示される通りである。 In one embodiment of the present disclosure, Position-Perceptive Loss may be identified by a reflective position module. FIG. 10 is a flow chart illustrating the procedure for determining position perception loss with the reflection position module. As shown in FIG. 10, the third output information output by the reflective attention module is fully connected in the fully connected layer to generate fully connected information. This total connectivity information may be a 1×1 vector. and compressing the fully connected information according to a preset compression function corresponding to the compression layer, and the predicted position of the word vector corresponding to the third output information, i.e. the relative position of the predicted word vector in the text description.

Figure 0007164252000012
to get Finally, a position perception loss is determined based on the predicted position and the actual position in the text description sample of the word vector corresponding to the third output information. where the real position of the vocabulary in the phrase

Figure 0007164252000013
is determined by the number of vocabularies contained in the text description sample and the position in the text description of the vocabulary corresponding to the target region feature, which gives the actual position

Figure 0007164252000014
position relative to

Figure 0007164252000015
and the position perception loss Lpos can be specified. A specific calculation method is as shown in the following formula (3).


Figure 0007164252000016
Figure 0007164252000016

式中、

Figure 0007164252000017
および

Figure 0007164252000018
は、それぞれ現時点での単語ベクトルの語句における実位置と、予測された相対的な位置を表し、Lposを最小化することによって両者間の距離を縮めることができる。 During the ceremony,

Figure 0007164252000017
and

Figure 0007164252000018
represent the actual position of the current word vector in the phrase and the predicted relative position, respectively, and the distance between them can be reduced by minimizing Lpos.

さらに、クロスエントロピー損失と位置知覚損失を取得後、反射復号ネットワークモデルに対応する損失関数の大きさは、次の式(4)に従って求められる。具体的には以下の通りである。 Furthermore, after obtaining the cross-entropy loss and the location perception loss, the magnitude of the loss function corresponding to the reflection decoding network model is obtained according to Equation (4) below. Specifically, it is as follows.

L=Lxe+λLpos(4) L=L xe +λL pos (4)

式中、パラメータλは、反射復号ネットワークモデル全体の最適化プロセスにおける損失関数の役割を平衡化するために使用され、実際のニーズに応じて設定され得るが、本開示の実施形態では特に限定されない。 where the parameter λ is used to balance the role of the loss function in the optimization process of the entire reflection decoding network model, and can be set according to actual needs, but is not particularly limited in the embodiments of the present disclosure .

続いて、視覚障害者誘導を例に取り上げて、本開示の実施形態に係る技術案について説明する。視覚障害者にスマート眼鏡や携帯型スマートカメラなどのスマートデバイスが着用され、視覚障害者の移動中に、前方の道路の画像をリアルタイムで撮影することができる。次に、スマートデバイスに搭載されている画像説明装置を介して画像解析し、対応するテキスト説明を生成し、さらに、このテキスト説明を対応する音声出力デバイスを介して出力させて、視覚障害者に道路状況をリアルタイムで認識させ、障害物を回避させるようにすることができる。例えば、視覚障害者は交差点まで歩く時点で、赤信号灯が点滅すると、スマートデバイスの画像取得ユニットは、信号灯、横断歩道、車両通過状況を含む画像を取得でき、当該画像における信号灯、横断歩道、車両を符号化して第1の画像特徴を取得する。次に、第1の画像特徴におけるすべての画素の画素平均値に従って第2の画像特徴を特定する;そして、第1の画像特徴、第2の画像特徴および開始単語ベクトルを反射復号ネットワークモデルに入力し、反射復号ネットワークモデルにおける反射復号サブネットワークによって、画像における信号灯、横断歩道、車両に対してテキスト予測を順番に行い、例えば信号灯から「信号灯、赤信号灯」を出力し、横断歩道から「横断歩道、車両あり、歩行者なし」などの情報を出力し、最後に、各画像領域に対応する単語ベクトルに基づいて、「信号灯が赤であり、横断歩道上に車両があり、歩行者は通行できない」というテキスト説明を生成することができる。このテキスト説明を視覚障害者にリアルタイムで送信して、信号が青になると通行するように提示することができる。 Next, a technical solution according to an embodiment of the present disclosure will be described, taking guidance for the visually impaired as an example. Smart devices such as smart glasses and portable smart cameras are worn by the visually impaired, allowing them to capture real-time images of the road ahead while the visually impaired are moving. Next, the image is analyzed via the image description device installed in the smart device, the corresponding text description is generated, and this text description is output via the corresponding voice output device to the visually impaired. Real-time recognition of road conditions and avoidance of obstacles. For example, when a visually impaired person walks to an intersection, when the red traffic light flashes, the image acquisition unit of the smart device can acquire an image including the traffic light, the pedestrian crossing, and the vehicle passing situation. to obtain a first image feature. then identifying a second image feature according to the pixel mean value of all pixels in the first image feature; and inputting the first image feature, the second image feature and the starting word vector into the reflection decoding network model. Then, the reflection decoding sub-network in the reflection decoding network model performs text prediction on the traffic lights, pedestrian crossings, and vehicles in the image in order. , there is a vehicle, there is no pedestrian”, and finally, based on the word vector corresponding to each image region, it outputs information such as “the traffic light is red, there is a vehicle on the crosswalk, and no pedestrians are allowed ” can be generated. This textual description can be sent in real time to the visually impaired and suggested to pass when the light turns green.

また、幼児教育を例に挙げると、子供は絵本を読むと、色々な画像に惹かれるようになる。子供が絵を見ると、絵本に搭載されている撮影装置でこの絵を取得し、画像処理ユニットに入力して対応するテキスト説明を生成する。これ以外に、絵本の各ページにある絵を事前に記憶することもでき、子供があるページの絵を見ると、そのページの絵が画像処理ユニットに入力され、対応するテキスト説明が生成される。例えば、絵本のあるページに、山腹で草を食っている子羊が映っている絵を例に挙げると、画像処理ユニットはこの絵を分割し、各画像領域におけるオブジェクトを符号化して、第1の画像特徴を取得する。次に、第1の画像特徴における全ての画素に対して平均値を求めるとともに、全ての画素の画素値を画素平均値に置き換えて第2の画像特徴を形成する。その後、第1の画像特徴、第2の画像特徴及び開始単語ベクトルを反射復号ネットワークモデルに入力し、反射復号ネットワークモデルによって、コンテキストベクトルに従って現時点での単語を生成し、現時点での単語の語句における相対的な位置を予測する。例えば、反射型注意モデルによって、1匹、子羊、山腹、草を食っているという単語ベクトルを順番に生成し、これらの単語ベクトルに基づいて、「子羊が丘の中腹で草を食っている」という最終的なテキスト説明を生成することができる。子供が絵を見ているとき、当該テキスト説明が音声出力ユニットを介して再生されることにより、絵の内容を理解し、物事への認知力を深めるのに役立つことができる。 Taking early childhood education as an example, when children read picture books, they become attracted to various images. When a child sees a picture, the picture is captured by a camera mounted on the picture book and input to an image processing unit to generate a corresponding text description. Besides this, the pictures on each page of the picture book can also be pre-stored, and when the child sees a picture on a certain page, the picture on that page will be input into the image processing unit to generate a corresponding text description. . For example, a picture book page showing a lamb grazing on a hillside. Get image features. Next, an average value is obtained for all pixels in the first image feature, and the pixel values of all pixels are replaced with the pixel average value to form a second image feature. Then, the first image feature, the second image feature and the starting word vector are input to the reflection decoding network model, and the reflection decoding network model generates the current word according to the context vector, and Predict relative position. For example, a reflexive attention model may generate word vectors for one, lamb, hillside, grazing in sequence, and based on these word vectors, ``lamb is grazing on the hillside''. can generate a final text description of When the child is looking at the picture, the corresponding text description will be played through the voice output unit, which can help him understand the content of the picture and deepen his cognition of things.

本開示における画像処理方法は、符号化ネットワークモデルによって符号化された第1の画像特徴を反射復号ネットワークモデルで復号し、現時点の隠れ状態と過去時点の隠れ状態を反射型注意モジュールでマッチングさせ、コンテキストベクトルを得て現時点での単語ベクトルを生成するとともに、現時点での単語ベクトルのテキスト説明における相対的な位置を反射位置モジュールで予測することにより、語句前後の関連性および時系列ロジックが強められ、言語モデルの復号能力がより一層向上され、語句が長くまたは複雑な場合でのモデルパフォーマンスの安定性が確保されるため、より自然的かつ正確な画像テキスト説明が生成されることが可能になる。 The image processing method in the present disclosure decodes the first image feature encoded by the encoding network model with the reflective decoding network model, matches the hidden state at the present time with the hidden state at the past time with the reflective attention module, By obtaining the context vector to generate the current word vector and predicting the relative position of the current word vector in the text description with the reflective position module, pre- and post-phrase associations and chronological logic are strengthened. , which further improves the decoding ability of the language model and ensures the stability of the model performance when the phrases are long or complex, so that more natural and accurate image text descriptions can be generated. .

なお、本開示の実施形態は、主に長短期時系列モジュールの復号入力部を対象とし、反射型注意モジュールおよび反射位置モジュールを導入することによって改良されるが、他の強化学習、畳み込みニューラルネットワーク、および生成的対立ネットワーク技術に対して、また本開示における反射型注意モジュールおよび反射位置モジュールを利用して改善し、さらに画像説明の生成品質を向上させることができる。 It should be noted that the embodiments of the present disclosure are mainly directed to the decoding input part of the long-term time series module and are improved by introducing the reflective attention module and the reflective position module, but other reinforcement learning, convolutional neural networks , and generative adversarial network techniques, and utilizing the reflective attention and reflective location modules in the present disclosure, can be improved to further improve the quality of image description generation.

以下にて、本開示の前記実施形態における画像処理方法を実行するために使用され得る、本開示の装置実施形態について説明する。本開示の装置に関する実施形態に開示されていない詳細については、本開示の前記画像処理方法に関する実施形態を参照されたい。 Apparatus embodiments of the present disclosure are described below, which can be used to perform the image processing methods in the embodiments of the present disclosure. For details not disclosed in the embodiments relating to the apparatus of the present disclosure, please refer to the embodiments relating to the image processing method of the present disclosure.

図11は、本開示の一実施形態による画像処理装置のブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram of an image processing device according to one embodiment of the present disclosure.

図11を参照すると、本開示の一実施形態による画像処理装置1100は、特徴抽出モジュール1101、特徴変換モジュール1102、および説明生成モジュール1103を備える。 Referring to FIG. 11, an image processing device 1100 according to an embodiment of the present disclosure comprises a feature extraction module 1101, a feature transformation module 1102, and a description generation module 1103.

中では、特徴抽出モジュール1101は、入力画像を取得し、前記入力画像内の各画像領域に含まれているオブジェクトを符号化して、第1の画像特徴を取得するものである。特徴変換モジュール1102は、予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定するものである。説明生成モジュール1103は、前記第2の画像特徴と開始単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴を復号して、前記各画像領域に対応する単語ベクトルを取得するとともに、前記単語ベクトルに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成するものであり、前記開始単語ベクトルは、前記テキスト説明の開始マークである。 In it, the feature extraction module 1101 obtains an input image and encodes objects contained in each image region in said input image to obtain a first image feature. The feature transformation module 1102 processes pixels in the first image feature according to preset rules and identifies a second image feature based on the processed pixels. A description generation module 1103 decodes the region features corresponding to the respective image regions in the first image features at different times based on the second image features and the starting word vector, and and generate a text description corresponding to the input image based on the word vector, wherein the start word vector is the start mark of the text description.

本開示の一実施形態では、前記特徴抽出モジュール1101は、前記入力画像を分割して複数の前記画像領域を形成し、符号化ネットワークモデルを介して前記画像領域内のオブジェクトに対して特徴抽出を行い前記画像領域に対応する領域特徴を取得し、前記領域特徴に基づいて前記第1の画像特徴を形成するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, the feature extraction module 1101 divides the input image to form a plurality of the image regions, and performs feature extraction on objects within the image regions via an encoding network model. to obtain an area feature corresponding to the image area, and to form the first image feature based on the area feature.

本開示の一実施形態では、前記特徴変換モジュール1102は、前記第1の画像特徴におけるすべての画素の画素平均値を取得し、前記画素平均値をそれぞれの前記画素の画素値として使用し、前記第2の画像特徴を形成するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, the feature transformation module 1102 obtains a pixel average value of all pixels in the first image feature, uses the pixel average value as the pixel value of each of the pixels, and It is configured to form a second image feature.

本開示の一実施形態では、説明生成モジュール1103は、反射復号ネットワークモデルによって前記第2の画像特徴及び開始単語ベクトルに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における各々の前記画像領域に対応する領域特徴を復号し、各々の前記画像領域に対応する単語ベクトルを取得するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, the description generation module 1103 generates a description for each of the image regions in the first image feature at different times based on the second image feature and a starting word vector by a reflection decoding network model. It is configured to decode corresponding region features to obtain a word vector corresponding to each said image region.

本開示の一実施形態では、前記反射復号ネットワークモデルは、順次に配列された複数の反射復号サブネットワークを含む。前記説明生成モジュール1103は、前記第2の画像特徴及びM番目の反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルをM+1番目の反射復号サブネットワークに入力し、前記M+1番目の反射復号サブネットワークによって前記第1の画像特徴内の対象領域特徴を復号し、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得するように構成されている。ここで、Mは正の整数である。 In one embodiment of the present disclosure, the reflective decoding network model includes a plurality of sequentially arranged reflective decoding sub-networks. The description generation module 1103 inputs the second image features and the word vectors output from the Mth reflection decoding sub-network to the M+1th reflection decoding subnetwork, and the M+1th reflection decoding subnetwork inputs the word vectors output from the M+1th reflection decoding subnetwork. It is configured to decode a region of interest feature within one image feature to obtain a word vector corresponding to the region of interest feature. where M is a positive integer.

本開示の一実施形態では、前記説明生成モジュール1103は、前記第2の画像特徴及び前記開始単語ベクトルを第1の反射復号サブネットワークに入力し、前記第1の反射復号サブネットワークによって前記第1の画像特徴内の対象領域特徴を復号し、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, said explanation generation module 1103 inputs said second image features and said starting word vector into a first reflective decoding sub-network, and said first and decoding a target region feature within the image feature of the target region feature to obtain a word vector corresponding to the target region feature.

本開示の一実施形態では、前記反射復号サブネットワークは、視覚注意モジュール、反射型注意モジュールおよび反射型位置モジュールを備え、前記反射型位置モジュールは、現時点で前記反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルの前記テキスト説明における相対的な位置を予測するものである。 In one embodiment of the present disclosure, said reflective decoding sub-network comprises a visual attention module, a reflective attention module and a reflective location module, wherein said reflective location module is a word currently output from said reflective decoding sub-network. Predict the relative position in the textual description of the vector.

本開示の一実施形態では、前記視覚注意モジュールは、第1の長短期記憶ネットワーク、第2の長短期記憶ネットワークおよび注意機構ネットワークを含む。前記画像処理装置1100は、前時点で前記反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルを第1の重み行列に掛けて目標単語ベクトルを取得し、前記第1の長短期記憶ネットワークによって、前記第2の画像特徴及び前記目標単語ベクトルに対して特徴抽出を行い、第1の出力情報を取得し、前記第1の出力情報及び前記第1の画像特徴を前記注意機構ネットワークに入力して視覚的マッチングを行い、対象領域特徴を取得し、前記第2の長短期記憶ネットワークによって、前記第1の出力情報及び前記目標領域特徴に対して特徴抽出を行い、第2の出力情報を取得するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, said visual attention module includes a first long short term memory network, a second long short term memory network and an attention mechanism network. The image processing apparatus 1100 obtains a target word vector by multiplying a first weight matrix by the word vector output from the reflection decoding sub-network at the previous time, and obtains a target word vector by the first long-short-term memory network. performing feature extraction on the image feature and the target word vector to obtain first output information, and inputting the first output information and the first image feature to the attention mechanism network for visual matching to obtain a target region feature, perform feature extraction on the first output information and the target region feature by the second long-short-term memory network, and obtain second output information. It is

本開示の一実施形態では、前記画像処理装置1100は、さらに、前記反射型注意モジュールによって過去時点における前記第2の出力情報と、現時点における前記第1の出力情報及び前記第2の出力情報に基づいて、現時点で対象領域特徴に対応する第3の出力情報を特定する単語ベクトル生成モジュールを備える。 In an embodiment of the present disclosure, the image processing device 1100 further converts the second output information at a past point in time and the first output information and the second output information at a present point in time by the reflective attention module. based on, a word vector generation module that identifies third output information that currently corresponds to the region of interest feature.

本開示の一実施形態では、前記単語ベクトル生成モジュールは、すべての前記過去時点における第2の出力情報と、前記現時点における第2の出力情報に基づいて、目標行列を特定し、前記目標行列に対して次元削減処理を行い、第1の特徴情報を取得するとともに、前記現時点における第1の出力情報に対して次元削減処理を行い、第2の特徴情報を取得し、ここで、前記第1の特徴情報と前記第2の特徴情報は次元数が同じであり、注意機構に基づいて前記第1の特徴情報と前記第2の特徴情報を加算して、第3の特徴情報を取得し、前記第3の特徴情報に重み処理及び正規化処理を施して、第2の重み行列を取得し、前記第1の特徴情報を前記第2の重み行列に掛けて積和を求めて、前記第3の出力情報を取得するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, the word vector generation module identifies a target matrix based on all the past time second output information and the current second output information, and Dimension reduction processing is performed on the first output information to obtain first feature information, and dimension reduction processing is performed on the first output information at the current time to obtain second feature information. The feature information and the second feature information have the same number of dimensions, and the first feature information and the second feature information are added based on an attention mechanism to obtain third feature information; weighting process and normalization process are performed on the third feature information to obtain a second weighting matrix; the second weighting matrix is multiplied by the first feature information to obtain a sum of products; 3 output information.

本開示の一実施形態では、前記説明生成モジュール1103は、前記第3の出力情報を第3の重み行列に掛けて、前期対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, the explanation generation module 1103 is configured to multiply the third output information by a third weight matrix to obtain a word vector corresponding to the region-of-interest feature.

本開示の一実施形態では、画像処理装置1100は、さらに、画像サンプルと前記画像サンプルに対応するテキスト説明サンプルを取得するサンプル取得モジュールと、前記画像サンプルと前記テキスト説明サンプルにより、トレーニングすべき反射復号ネットワークモデルに対応する損失関数が最小となるように、前記トレーニングすべき反射復号ネットワークモデルをトレーニングするモデルトレーニングモジュールとを備える。ここで、前記損失関数は、クロスエントロピー損失関数及び位置知覚損失関数を含む。 In one embodiment of the present disclosure, the image processing device 1100 further comprises a sample acquisition module for acquiring image samples and text description samples corresponding to said image samples; a model training module for training the reflection decoding network model to be trained such that a loss function corresponding to the decoding network model is minimized. Here, the loss function includes a cross-entropy loss function and a location perception loss function.

本開示の一実施形態では、前記クロスエントロピー損失関数は、前記トレーニングすべき反射復号ネットワークによって生成された前記画像サンプルに対応するテキスト説明が正しい確率であり、前記位置知覚損失関数は、現時点で前記トレーニングすべき反射復号ネットワークによって出力された単語ベクトルのテキスト説明サンプルにおける実位置と予測位置との間の距離である。 In one embodiment of the present disclosure, the cross-entropy loss function is the probability that the text description corresponding to the image sample produced by the reflection decoding network to be trained is correct, and the location perception loss function is currently the The distance between the actual and predicted positions in the text description samples of the word vectors output by the reflection decoding network to be trained.

本開示の一実施形態では、前記位置知覚損失関数に対応する位置知覚損失は、前記反射型位置モジュールによって特定されている。前記画像処理装置1100は、全結合層によって、前記反射型注意モジュールから出力された特徴を全結合させることにより、全結合情報を生成し、予め設定された圧縮関数に従い前記全結合情報を圧縮して、前記反射型注意モジュールの出力特徴に対応する単語ベクトルの予測位置を取得し、前記予測位置と、前記反射型注意モジュールの出力特徴に対応する単語ベクトルの前記テキスト説明サンプルにおける実位置とに基づいて、前記位置知覚損失を特定するように構成されている。 In one embodiment of the present disclosure, a position perception loss corresponding to said position perception loss function is determined by said reflective position module. The image processing device 1100 generates fully connected information by fully connecting the features output from the reflective attention module using a fully connected layer, and compresses the fully connected information according to a preset compression function. obtaining a predicted position of a word vector corresponding to the output feature of the reflective attention module, and comparing the predicted position with the actual position in the text explanation sample of the word vector corresponding to the output feature of the reflective attention module based on which the position perception loss is determined.

図12は、本開示の実施形態による画像処理装置を実現するのに好適なコンピュータシステムの構成を示す概略図を示している。 FIG. 12 shows a schematic diagram showing the configuration of a computer system suitable for implementing the image processing apparatus according to the embodiment of the present disclosure.

なお、図12に示されている電子機器のコンピュータシステム1200は例示的なものに過ぎず、本開示の実施形態の機能または使用の範囲に関していかなる制限を示唆することを意図しない。 It should be noted that the electronic device computer system 1200 shown in FIG. 12 is merely exemplary and is not intended to suggest any limitation as to the scope of functionality or use of the embodiments of the present disclosure.

図12に示すように、コンピュータシステム1200は、中央処理ユニット(Central Processing Unit,CPU)1201を含み、これは、読み取り専用メモリ(Read-Only Memory,ROM)1202に格納されたプログラム、またはストレージパーツ1208からランダムアクセスメモリ(Random Access Memory,RAM)1203にロードされたプログラムに従って、種々の適切な動作及び処理を実行し、前記実施形態に係る画像処理方法を実現することができる。RAM 1203には、システムオペレーションを行うのに必要な各種のプログラムやデータも格納されている。CPU 1201、ROM 1202およびRAM 1203は、バス1204を介して相互に接続されている。入力/出力(Input/Output,I/O)インターフェース1205もバス1204に接続されている。 As shown in FIG. 12, a computer system 1200 includes a Central Processing Unit (CPU) 1201, which stores programs, or storage parts, in a Read-Only Memory (ROM) 1202. According to a program loaded from 1208 to Random Access Memory (RAM) 1203, various appropriate operations and processes can be performed to realize the image processing method according to the above embodiments. The RAM 1203 also stores various programs and data necessary for system operation. CPU 1201 , ROM 1202 and RAM 1203 are interconnected via bus 1204 . Input/Output (I/O) interface 1205 is also connected to bus 1204 .

I/Oインターフェース1205に接続されているコンポーネントは、以下の部材:キーボード、マウスなどを含む入力部分1206;カソード光線管(Cathode Ray Tube、CRT)、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display,LCD)およびスピーカー等を含む出力部分1207;ハードディスク等を含む記憶部1208;およびLAN(Local Area Network,ローカルエリアネットワーク)カード、モデム等のネットワークインターフェースカードを含む通信部1209である。通信部1290は、インターネットなどのネットワークを介して通信処理を行う。ドライバ1210はまた、必要に応じてI/Oインターフェース1205に接続されている。必要に応じて、磁気ディスク、光ディスク、磁気光学ディスク、半導体メモリなどの取り外し可能な媒体1211がドライブ1210に取り付けられ、結果として、そこから読み取られたコンピュータプログラムが必要に応じて記憶部1208にインストールされるようになる。 Components connected to the I/O interface 1205 include the following members: an input portion 1206 including a keyboard, mouse, etc.; Cathode Ray Tube (CRT), Liquid Crystal Display (LCD) and speaker, etc. a storage unit 1208 including a hard disk or the like; and a communication unit 1209 including a network interface card such as a LAN (Local Area Network) card, modem, or the like. A communication unit 1290 performs communication processing via a network such as the Internet. Drivers 1210 are also connected to I/O interfaces 1205 as needed. If necessary, a removable medium 1211 such as a magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, semiconductor memory, etc. is attached to the drive 1210, so that the computer program read therefrom is installed in the storage unit 1208 as necessary. It will be done.

特に、本開示の一実施形態によれば、以下にてフローチャート参照して記述するプロセスは、コンピュータソフトウェアプログラムとして実施されることができる。例えば、本開示の実施形態は、コンピュータ可読媒体上に搭載されたコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品を備え、このコンピュータプログラムには、フローチャートに示される方法を実行するためのプログラムコードが含まれている。斯様な実施形態では、このコンピュータプログラムは、通信部分1209を介してネットワークからダウンロードおよびインストールされ得るか、および/または取り外し可能媒体1211からインストールされ得る。このコンピュータプログラムが中央処理装置(CPU)1201によって実行されると、本開示のシステムで定義される様々な機能が実行される。 In particular, according to one embodiment of the present disclosure, the processes described below with reference to flowcharts can be implemented as computer software programs. For example, an embodiment of the present disclosure comprises a computer program product comprising a computer program embodied on a computer readable medium, the computer program including program code for performing the method illustrated in the flowcharts. . In such embodiments, the computer program may be downloaded and installed from a network via communications portion 1209 and/or installed from removable media 1211 . When this computer program is executed by central processing unit (CPU) 1201, it performs various functions defined in the system of this disclosure.

なお、本開示の実施形態に示されるコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体、あるいは前記二者の任意の組み合わせであり得る。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電気的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、または半導体システム、装置またはデバイス、あるいは上記の任意の組み合わせであり得るが、これらに限定されない。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、1つまたは複数のワイヤを有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、フラッシュメモリ、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、光ストレージデバイス、磁気ストレージデバイス、または上記の任意の適切な組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。本開示では、コンピュータ可読記憶媒体は、プログラムを含むかまたは格納する何れかの有形媒体であり得る。当該プログラムは、命令実行システム、装置またはデバイスによって、またはそれらと組み合わせて使用され得る。本開示では、コンピュータ可読信号媒体は、ベースバンド内で、またはキャリア波の一部として伝搬されるデータ信号を含み得るが、中には、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードが搭載されている。この伝播されたデータ信号は、電磁信号、光信号、または上記の任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない、種々の形態であり得る。コンピュータ可読信号媒体はまた、コンピュータ可読記憶媒体以外の任意のコンピュータ可読媒体であり得る。当該コンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスによって、またはそれらと組み合わせて使用されるプログラムを送信、伝播または伝送することができる。コンピュータ可読媒体に含まれているプログラムコードは、無線、有線など、または上記の任意の適切な組み合わせを含むがこれらに限定されない、任意の適切な媒体によって送信され得る。 It should be noted that the computer-readable media presented in the embodiments of the present disclosure may be computer-readable signal media or computer-readable storage media, or any combination of the two. A computer readable storage medium can be, for example, but not limited to, an electrical, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor system, apparatus or device, or any combination of the above. More specific examples of computer-readable media include electrical connections having one or more wires, portable computer disks, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), erasable programmable read-only memory (Erasable Programmable Read-Only Memory, EPROM), flash memory, optical fiber, portable compact disc read-only memory (CD-ROM), optical storage device, magnetic storage device, or any suitable It can include, but is not limited to, combinations. In this disclosure, a computer-readable storage medium may be any tangible medium that contains or stores a program. The program may be used by or in combination with an instruction execution system, apparatus or device. In the present disclosure, a computer readable signal medium, which may include a data signal propagated in baseband or as part of a carrier wave, has computer readable program code embodied therein. This propagated data signal may be in various forms including, but not limited to, an electromagnetic signal, an optical signal, or any suitable combination of the above. A computer-readable signal medium can also be any computer-readable medium other than a computer-readable storage medium. Such computer-readable media are capable of transmitting, propagating or transmitting programs for use by or in combination with any instruction execution system, apparatus or device. Program code contained on a computer readable medium may be transmitted by any suitable medium including, but not limited to, wireless, wired, etc. or any suitable combination of the above.

添付の図面におけるフローチャートおよびブロック図は、本開示の各種実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の実現可能なアーキテクチャ、機能、および操作を示している。この点に関して、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、1つのモジュール、プログラムセグメント、またはコードの一部を表すことができ、上記のモジュール、プログラムセグメント、またはコードの一部には、所定のロジック機能を実現するための1つまたは複数の実行可能な命令が含まれている。また、一部の代替としての実現においては、ブロック内に表記された機能が、図面に表記された順序とは異なる順序で発生する場合がある点に注意されたい。例えば、続いて表示される2つのブロックは、実際にはほぼ並行して実行されてもよく、関わる機能によっては逆の順序に従い実行される場合もある。なお、ブロック図またはフローチャートにおける各ブロック、およびブロック図またはフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、指定された機能または操作を実行する専用のハードウェアベースによるシステムによって実現され得るか、または専用のハードウェアとコンピュータの命令との組み合わせによって実現され得る。 The flowcharts and block diagrams in the accompanying drawings illustrate possible architectures, functionality, and operation of systems, methods and computer program products according to various embodiments of the present disclosure. In this regard, each block in a flowchart or block diagram can represent a module, program segment, or portion of code, wherein such module, program segment, or portion of code includes a given logic function. contains one or more executable instructions for implementing It should also be noted that, in some alternative implementations, the functions noted in the block may occur out of the order noted in the figures. For example, two blocks listed subsequently may actually be executed substantially in parallel, or may be executed according to the reverse order, depending on the functionality involved. It should be noted that each block in the block diagrams or flowchart illustrations, and combinations of blocks in the block diagrams or flowchart illustrations, can be implemented by dedicated hardware-based systems or dedicated hardware and computer systems that perform the specified functions or operations. can be realized by combining with the instructions of

本開示の実施形態に記載されているユニットは、ソフトウェアまたはハードウェアに実現され得る。記載されているユニットは、またプロセッサに配置されることもできる。その中で、これらのユニットの名称は、特定の状況下でユニットそれ自体を制限するものにならない。 The units described in the embodiments of the disclosure may be implemented in software or hardware. The described units may also be located in the processor. Therein, the names of these units do not limit the units themselves in any particular situation.

別の態様として、本開示はまた、コンピュータ可読媒体をさらに提供する。当該コンピュータ可読媒体は、上記の実施形態に記載の画像処理装置に含まれ得るか、または電子デバイスに装備されることなく単独で存在され得る。前記コンピュータ可読媒体には、1つまたは複数のプログラムが搭載されている。前記1つまたは複数のプログラムが当該電子機器によって実行されると、当該電子機器は、前記実施形態に記載の方法を実現することができるようになる。 In another aspect, the disclosure further provides a computer-readable medium. The computer-readable medium may be included in the image processing apparatus described in the embodiments above, or may exist alone without being equipped with an electronic device. The computer-readable medium carries one or more programs. When the one or more programs are executed by the electronic device, the electronic device is enabled to implement the methods described in the embodiments.

上記の開示には、動作実行用のデバイスのいくつかのモジュールまたはユニットが詳しく記載されているが、このような区画は必須ではないことに注意されたい。実際に、本開示の実施形態によれば、上記の2つ以上のモジュールまたはユニットの特徴および機能は、1つのモジュールまたはユニットにおいて具体化され得る。逆に、上記の1つのモジュールまたはユニットの特徴および機能は、複数のモジュールまたはユニットによって具体化されるようにさらに区画され得る。 Note that although the above disclosure details several modules or units of the device for performing operations, such partitions are not required. Indeed, according to embodiments of the present disclosure, features and functions of two or more modules or units described above may be embodied in one module or unit. Conversely, the features and functions of one module or unit described above may be further partitioned to be embodied by multiple modules or units.

上記の実施形態の説明を通じて、本明細書に記載の例示的な実施形態がソフトウェアによって実施でき、またはソフトウェアを必要なハードウェアとを組み合わせることによって実施できることについて、当業者であれば容易に理解され得るであろう。したがって、本開示の実施形態による技術案は、ソフトウェア製品の形で具体化され得る。このソフトウェア製品は、不揮発性記憶媒体(CD-ROM、Uディスク、モバイルハードディスクであり得る)またはネットワーク上に記憶され、コンピューティングデバイス(パーソナルコンピュータ、サーバ、タッチ端末またはネットワークデバイスなど)に本開示の実施形態による方法を実行させるためのいくつかの命令を含む。 Through the above description of the embodiments, those skilled in the art will readily understand that the exemplary embodiments described herein can be implemented by software or by combining software with the necessary hardware. would get. Therefore, technical solutions according to embodiments of the present disclosure can be embodied in the form of software products. This software product is stored on a non-volatile storage medium (which can be a CD-ROM, U disk, mobile hard disk) or a network, and is stored on a computing device (personal computer, server, touch terminal or network device, etc.). It contains some instructions for performing a method according to an embodiment.

当業者は、本明細書及びここに開示された発明を考慮した後、本開示の他の実施形態を容易に想起するであろう。本開示は、本開示の任意の変形、用途または適宜な変更をカバーすることを意図される。これらの変形、用途または適宜な変更は、本開示の一般原則に従い、本開示に開示されていない当技術分野の公知常識または慣用の技術手段を含む。 Other embodiments of the present disclosure will readily occur to those skilled in the art after considering the specification and the invention disclosed herein. This disclosure is intended to cover any adaptations, uses, or suitable modifications of the disclosure. These modifications, uses, or appropriate modifications follow the general principles of the present disclosure and include common knowledge or common technical means in the technical field that are not disclosed in the present disclosure.

本開示は、上記に記載され図面に示されている精確構造に限定されず、その範囲から逸脱しない限り、様々な修正や変更を行うことができると理解されるべきであろう。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。 It is to be understood that this disclosure is not limited to the precise constructions described above and shown in the drawings, and that various modifications and changes may be made without departing from its scope. The scope of this disclosure is limited only by the appended claims.

1100 画像説明生成装置
1101 特徴抽出モジュール
1102 特徴変換モジュール
1103 説明生成モジュール
1205 インターフェース
1206 入力部
1207 出力部
1208 記憶部
1209 通信部
1210 ドライバ
1211 取り外し可能な媒体
1100 Image description generator
1101 Feature Extraction Module
1102 Feature Conversion Module
1103 description generation module
1205 interface
1206 Input section
1207 Output section
1208 memory
1209 Communications Department
1210 driver
1211 removable media

Claims (15)

1つ以上のコンピューティング機器によって実行される画像処理方法であって、
入力画像を取得し、前記入力画像における各画像領域の領域特徴を抽出して第1の画像特徴を取得するステップと、
予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定するステップと、
前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定し、前記単語ベクトルのテキスト説明における位置を予測するとともに、前記単語ベクトルと前記位置とに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成するステップと、
を含む方法。
An image processing method performed by one or more computing devices, comprising:
obtaining an input image and extracting a region feature of each image region in the input image to obtain a first image feature;
processing pixels in the first image feature according to preset rules and identifying a second image feature based on the processed pixels;
identifying word vectors corresponding to region features corresponding to each of the image regions in the first image features based on the second image features and at least one word vector identified for the input image; , predicting positions in a text description of said word vectors and generating a text description corresponding to said input image based on said word vectors and said positions;
method including.
前記入力画像における各画像領域の領域特徴を抽出して第1の画像特徴を取得するステップは、
前記入力画像を分割して、複数の前記画像領域を形成するステップと、
符号化ネットワークモデルによって、前記画像領域におけるオブジェクトに対して特徴抽出を行い、前記画像領域におけるオブジェクトに対応する領域特徴を取得するステップと、
前記領域特徴に基づいて前記第1の画像特徴を形成するステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。
The step of extracting a region feature of each image region in the input image to obtain a first image feature includes:
dividing the input image to form a plurality of the image regions;
performing feature extraction on objects in the image region by means of a coded network model to obtain region features corresponding to the objects in the image region;
forming said first image feature based on said region feature;
2. The method of claim 1, comprising:
前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における、前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップは、
反射復号ネットワークモデルによって、前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップ、を含む、請求項1または2に記載の方法。
corresponding region features corresponding to each of the image regions in the first image feature at different times based on the second image feature and at least one word vector identified for the input image; The step of identifying word vectors includes:
corresponding to each of the image regions in the first image feature at different times based on the second image feature and at least one word vector identified for the input image by a reflection decoding network model; 3. The method of claim 1 or 2 , comprising identifying word vectors corresponding to the region features.
前記反射復号ネットワークモデルは、順次に配列された複数の反射復号サブネットワークを含み、
前記反射復号ネットワークモデルによって、前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における、前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップは、
前記第2の画像特徴とM番目の反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルをM+1番目の反射復号サブネットワークに入力するステップと、
前記M+1番目の反射復号サブネットワークによって、前記第1の画像特徴における対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップであって、ここで、Mは正の整数であるステップと、
を含む、請求項3に記載の方法。
the reflective decoding network model includes a plurality of sequentially arranged reflective decoding sub-networks;
for each image region in the first image feature at a different time based on the second image feature and at least one word vector identified for the input image by the reflection decoding network model; Identifying word vectors corresponding to the corresponding region features comprises:
inputting the second image feature and the word vector output from the Mth reflection decoding sub-network to the M+1th reflection decoding sub-network;
identifying word vectors corresponding to region-of-interest features in the first image feature by the M+1 th reflection decoding sub-network, where M is a positive integer;
4. The method of claim 3, comprising:
前記反射復号ネットワークモデルによって、前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、異なる時点で、前記第1の画像特徴における、前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップは、
前記第2の画像特徴と開始単語ベクトルを第1の反射復号サブネットワークに入力し、前記第1の反射復号サブネットワークによって、前記第2の画像特徴及び前記開始単語ベクトルに基づいて、前記第1の画像特徴における対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップであって、前記開始単語ベクトルは前記テキスト説明の開始マークであるステップ、
を含む、請求項3に記載の方法。
for each image region in the first image feature at a different time based on the second image feature and at least one word vector identified for the input image by the reflection decoding network model; Identifying word vectors corresponding to the corresponding region features comprises:
inputting said second image feature and a starting word vector into a first reflective decoding sub-network, said first reflective decoding sub-network generating said first image feature and said starting word vector based on said second image feature and said starting word vector; identifying a word vector corresponding to a region-of-interest feature in the image features of , wherein the starting word vector is the starting mark of the textual description;
4. The method of claim 3, comprising:
前記反射復号サブネットワークは、
現時点で、前記反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルの前記テキスト説明における相対的な位置を予測するための反射型位置モジュール
を備える、請求項4に記載の方法。
The reflection decoding sub-network comprises:
5. The method of claim 4, comprising a reflective position module for predicting relative positions in the textual description of word vectors output from the reflective decoding sub-network at present.
前記反射復号サブネットワークは、第1の長短期記憶ネットワーク、第2の長短期記憶ネットワーク及び注意機構ネットワークを含む視覚注意モジュールをさらに備え、
ここで、前記M+1番目の反射復号サブネットワークによって、前記第1の画像特徴における対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップは、
前時点で前記M+1番目の反射復号サブネットワークから出力された単語ベクトルを第1の重み行列に掛けて目標単語ベクトルを取得するステップと、
前記第1の長短期記憶ネットワークによって、前記第2の画像特徴及び前記目標単語ベクトルに対して特徴抽出を行い、前記第1の長短期記憶ネットワークの第1の隠れ状態を特定するステップと、
前記第1の隠れ状態及び前記第1の画像特徴を前記注意機構ネットワークに入力して視覚的マッチングを行い、対象領域特徴を取得するステップと、
前記第2の長短期記憶ネットワークによって、前記第1の隠れ状態及び前記対象領域特徴に対して特徴抽出を行い、前記第2の長短期記憶ネットワークの第2の隠れ状態を特定するステップと、
前記第1の隠れ状態及び前記第2の隠れ状態に基づいて、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップと、
を含む、請求項4に記載の方法。
the reflex decoding sub-network further comprising a visual attention module including a first long short-term memory network, a second long short-term memory network and an attention mechanism network;
wherein the step of identifying word vectors corresponding to region-of-interest features in the first image features by the M+1 th reflection decoding sub-network comprises:
multiplying the word vector output from the M+1 th reflection decoding sub-network at the previous time by a first weight matrix to obtain a target word vector;
performing feature extraction on the second image feature and the target word vector by the first long short term memory network to identify a first hidden state of the first long short term memory network;
inputting the first hidden state and the first image feature into the attention mechanism network for visual matching to obtain a region of interest feature;
performing feature extraction on the first hidden state and the region of interest features by the second long short term memory network to identify a second hidden state of the second long short term memory network;
identifying a word vector corresponding to the target region feature based on the first hidden state and the second hidden state;
5. The method of claim 4, comprising:
前記反射復号サブネットワークは、反射型注意モジュールをさらに備え、
ここで、前記第1の隠れ状態及び前記第2の隠れ状態に基づいて、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを特定するステップは、
前記反射型注意モジュールによって、過去時点における第2の隠れ状態と、現時点における前記第1の隠れ状態及び前記第2の隠れ状態に基づいて、現時点で対象領域特徴に対応する第3の出力情報を特定するステップと、
前記第3の出力情報を第3の重み行列に掛けて、前記対象領域特徴に対応する単語ベクトルを取得するステップと、
を含む、請求項7に記載の方法。
the reflective decoding sub-network further comprising a reflective attention module;
wherein, based on the first hidden state and the second hidden state, identifying a word vector corresponding to the target region feature comprises:
The reflective attention module generates third output information corresponding to the target area feature at the present time based on the second hidden state at the past time point and the first hidden state and the second hidden state at the present time. a step of identifying;
multiplying the third output information by a third weight matrix to obtain a word vector corresponding to the target region feature;
8. The method of claim 7, comprising:
現時点で対象領域特徴に対応する第3の出力情報を特定するステップは、
すべての前記過去時点における第2の隠れ状態と、前記現時点における第2の隠れ状態に基づいて、目標行列を特定するステップと、
前記目標行列に対して次元削減処理を行い、第1の特徴情報を取得するとともに、前記現時点における第1の隠れ状態に対して次元削減処理を行い、第2の特徴情報を取得するステップであって、前記第1の特徴情報と前記第2の特徴情報は次元数が同じであるステップと、
注意機構に基づいて前記第1の特徴情報と前記第2の特徴情報を加算して、第3の特徴情報を取得するステップと、
前記第3の特徴情報に重み処理及び正規化処理を施して、第2の重み行列を取得するステップと、
前記第1の特徴情報を前記第2の重み行列に掛けて積和を求めて、第3の出力情報を取得するステップと、
を含む、請求項8に記載の方法。
Identifying third output information currently corresponding to the region of interest feature comprises:
identifying a target matrix based on all the past time point second hidden states and the current time point second hidden states;
A step of performing dimension reduction processing on the target matrix to obtain first feature information, and performing dimension reduction processing on the first hidden state at the current time point to obtain second feature information. wherein the first feature information and the second feature information have the same number of dimensions;
summing the first feature information and the second feature information based on an attention mechanism to obtain third feature information;
obtaining a second weight matrix by performing weighting and normalization on the third feature information;
multiplying the second weight matrix by the first feature information to obtain a sum of products to obtain third output information;
9. The method of claim 8, comprising:
入力画像を取得する前に、前記方法は、さらに、
画像サンプルと前記画像サンプルに対応するテキスト説明サンプルを取得するステップと、
前記画像サンプルと前記テキスト説明サンプルにより、トレーニングすべき反射復号ネットワークモデルに対応する損失関数が最小となるように、前記トレーニングすべき反射復号ネットワークモデルをトレーニングするステップとを含み、
ここで、前記損失関数は、クロスエントロピー損失関数及び位置知覚損失関数を含む、請求項3に記載の方法。
Before obtaining the input image, the method further comprises:
obtaining an image sample and a text description sample corresponding to the image sample;
training the reflection decoding network model to be trained such that the image samples and the text description samples minimize a loss function corresponding to the reflection decoding network model to be trained;
4. The method of claim 3, wherein the loss function comprises a cross-entropy loss function and a location perception loss function.
前記クロスエントロピー損失関数は、前記トレーニングすべき反射復号ネットワークによって生成された前記画像サンプルに対応するテキスト説明が正しい確率であり、
前記位置知覚損失関数は、現時点で前記トレーニングすべき反射復号ネットワークによって出力された単語ベクトルのテキスト説明サンプルにおける実位置と予測位置との間の距離である、請求項10に記載の方法。
the cross-entropy loss function is the probability that the text description corresponding to the image sample produced by the reflection decoding network to be trained is correct;
11. The method of claim 10, wherein the position perception loss function is the distance between actual and predicted positions in text description samples of word vectors currently output by the reflection decoding network to be trained.
前記位置知覚損失関数に対応する位置知覚損失は、反射型位置モジュールによって特定され、
前記方法は、さらに、
全結合層によって、反射型注意モジュールから出力された特徴を全結合させることにより、全結合情報を生成するステップと、
予め設定された圧縮関数に従い前記全結合情報を圧縮して、前記反射型注意モジュールの出力特徴に対応する単語ベクトルの予測位置を取得するステップと、
前記予測位置と、前記反射型注意モジュールの出力特徴に対応する単語ベクトルの前記テキスト説明サンプルにおける実位置とに基づいて、前記位置知覚損失を特定するステップと、
を含む、請求項11に記載の方法。
a position perception loss corresponding to the position perception loss function is determined by a reflective position module;
The method further comprises:
generating fully-connected information by fully-connecting features output from the reflective attention module by a fully-connected layer;
compressing the total connectivity information according to a preset compression function to obtain predicted positions of word vectors corresponding to output features of the reflective attention module;
determining the position perception loss based on the predicted positions and actual positions in the text description sample of word vectors corresponding to output features of the reflective attention module;
12. The method of claim 11, comprising:
入力画像を取得し、前記入力画像における各画像領域の領域特徴を抽出して第1の画像特徴を取得する特徴抽出モジュールと、
予め設定されたルールに従い、前記第1の画像特徴における画素を処理し、処理された画素に基づいて第2の画像特徴を特定する特徴変換モジュールと、
前記第2の画像特徴と前記入力画像に対して特定された少なくとも1つの単語ベクトルとに基づいて、前記第1の画像特徴における、前記各画像領域に対応する領域特徴に対応する単語ベクトルを特定し、前記単語ベクトルのテキスト説明における位置を予測するとともに、前記単語ベクトルと前記位置とに基づいて、前記入力画像に対応するテキスト説明を生成する説明生成モジュールと、
を備える、画像処理装置。
a feature extraction module that acquires an input image and extracts a region feature of each image region in the input image to acquire a first image feature;
a feature transformation module that processes pixels in the first image feature according to preset rules and identifies a second image feature based on the processed pixels;
Identifying word vectors corresponding to region features corresponding to each of the image regions in the first image features based on the second image features and at least one word vector identified for the input image. a description generation module for predicting positions in a text description of said word vectors and generating a text description corresponding to said input image based on said word vectors and said positions;
An image processing device comprising:
1つ以上のプロセッサと、
1つ以上のプログラムを記憶するための記憶装置とを備え、
1つ以上のプログラムが前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、請求項1~12のいずれか1項に記載の画像処理方法を前記1つ以上のプロセッサに実現させる、電子機器。
one or more processors;
a storage device for storing one or more programs;
An electronic device that causes the one or more processors to implement the image processing method according to any one of claims 1 to 12 when one or more programs are executed by the one or more processors.
コンピュータプログラムであって、1つ以上のプロセッサによって実行され、請求項1~12のいずれか1項に記載の画像処理方法が実現される、
ことを特徴とするコンピュータプログラム
A computer program , executed by one or more processors, implementing the image processing method according to any one of claims 1 to 12,
A computer program characterized by:
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